[发明专利]基于Otsu图像分割的颗粒与气泡碰撞检测方法

说明书

本发明公开了一种基于Otsu图像分割的颗粒与气泡碰撞检测方法。首先利用图像的预处理操作优化图像，通过最大类间方差法分割出目标区域与背景区域；然后结合最小二乘法将颗粒与气泡拟合成圆，方便求取坐标信息及半径；最后将所有的颗粒位置提取到一幅图像中，实现了对颗粒位置的跟踪，避免了连续帧图像跟踪的复杂程度。该算法能够快速地检测出颗粒与气泡是否发生碰撞，有效地节省了人工试验的工作时间。

技术领域

本发明属于矿业工程技术领域，具体来说涉及一种基于Otsu图像分割的颗粒与气泡碰撞检测方法。

背景技术

在图像处理领域中，对于浮选过程中图像信息的提取有相关的应用。在已公开的专利中，CN201610444525.3公开了颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置及方法，能够准确的调节颗粒与气泡相对位置。CN200810031809.5公开了用于浮选泡沫图像分析的关键特征提取方法，可以用于浮选泡沫图像分析、矿物浮选过程工艺参数及回收率预测，优化浮选生产操作。CN201310574723.8公开了一种泡沫图像多尺度多方向纹理特征提取方法，可根据获得的不同纹理特征，将泡沫图像区分开。以上公开的专利说明计算机图像处理技术在浮选泡沫图像中已经使用比较广泛，而对于颗粒与气泡作用关系的图像分析中，并没有涉及到如何通过图像处理的手段检测是否发生碰撞，现阶段的方法仍需要靠肉眼观察获取，人工判断具有很大的主观性，并且人工操作速度慢，耗时费力，易受图像清晰度和颗粒与气泡相对位置等各方面影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于Otsu图像分割的颗粒与气泡碰撞检测方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种基于Otsu图像分割的颗粒与气泡碰撞检测方法，包括以下步骤：

1)将矿浆滴落至液体中，用CCD相机对矿浆进入液体后的轨迹进行多次拍摄，以采集矿浆中颗粒与液体中气泡的图像，得到多张采集图像；

在所述步骤1)中，所述矿浆中颗粒的浓度为1～3wt％。

2)对一张所述采集图像进行预处理：

2-1)图像灰度化：将步骤1)得到的彩色的采集图像转化为灰度图像；

在所述步骤2-1)中，采用Matlab中的rgb2gray函数，将RGB色彩空间转化为HSV色彩空间，提取颜色分量，得到灰度图像。

2-2)取反：通过Matlab中的imcomplement函数对所述灰度图像取反；

在所述步骤2-2)中，对所述灰度图像取反的公式为：

Gray＝255-Gray₀ (1)

其中，Gray₀为初始的灰度值，Gray为取反后的灰度值。

2-3)中值滤波：通过Matlab图像处理中的medfilt2函数滤除取反后的所述灰度图像的噪点，得到滤波后图像；

2-4)优化二值图像

对所述滤波后图像取反，调用Matlab中的bwareaopen函数删除取反后的所述滤波后图像中像素小于900的区域，再次取反，得到优化二值图像；

2-5)边界提取

采用Matlab中的bwboundaries函数获取步骤2-4)所得优化二值图像的轮廓；

3)采用最大类间方差阈值分割法筛选颗粒与气泡

所述优化二值图像中灰度值的个数为m，所述优化二值图像中像素的个数为n，利用灰度值确定灰度分割阈值k：