[发明专利]一种基于自动提取中轴线的动物纤维细度计算方法

权利要求书

1.一种基于自动提取中轴线的动物纤维细度计算方法，其特征在于：首先使用图像处理方法获取动物纤维图像中纤维的边缘线，进而提取纤维中轴线，然后做垂直于纤维中轴线的线段与纤维边缘相交，所述线段的平均长度即为纤维平均细度，并作为最终所报告的动物纤维细度。

2.如权利要求1所述的一种基于自动提取中轴线的动物纤维细度计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：图像采集；

截取动物纤维中段，在光学显微镜下，拍摄清晰的单根纤维显微图像作为后道计算的输入图像；

步骤2：图像预处理；

将纤维显微图像转化为灰度图，然后使用高斯核高通滤波和对比度拉伸来增强图像中鳞片边缘；

步骤3：纤维边缘线及中轴线的提取；

具体步骤如下：

(a)使用最大类间方差法OTSU对预处理后的图像求取自适应阈值，根据所得阈值将图像转化为二值图像；

(b)标记二值图像中每个连通分量并计算该连通分量的面积，保留面积最大的两个连通分量，并去除其他的连通分量，从而得到两条纤维的边缘线，然后将边缘线细化，得到单像素的纤维边缘线；

(c)使用圆形结构单元填充纤维边缘间的空白，得到背景剔除后的纤维二值图；然后对所述纤维二值图进行骨架化处理，得到单像素的纤维中轴线；将纤维边缘线图和纤维中轴线图合并在一起；

步骤4：计算纤维细度；

具体步骤如下：

(a)求取纤维中轴及纤维边缘的方程

将纤维中轴线方程记为f(x)，纤维边缘线中的上部边缘线方程记为f_up(x)、下部边缘线方程记为f_bottom(x)，使用最小二乘法拟合这三根曲线段的参数方程；

(b)求取纤维中轴线上像素点的切线方程

给定纤维中轴线f(x)上任意一点P(x₀,y₀)，其过P点的切线的斜率即为f(x)在该点的导数f′(x₀)，由此得到过P点的切线方程，并最终得到过P点的法向方程g(x)如下：

(c)求取法线与纤维边缘的两个交点

由法线方程g(x)即可求得其与f_up(x)和f_bottom(x)的两个交点位置；

(d)纤维细度的求取

从f(x)起始点开始，依次获得两个交点间的距离，得到一个距离序列d₁，d₂，d₃，…，d_n，计算这个序列的平均值即是纤维细度d，即：

其中，n为中轴线上的像素个数。

3.如权利要求1所述的一种基于自动提取中轴线的动物纤维细度计算方法，其特征在于：所述步骤1中，使用哈氏切片器截取纤维中段0.4-0.6mm。

4.如权利要求1所述的一种基于自动提取中轴线的动物纤维细度计算方法，其特征在于：所述步骤1中，在放大倍数为500倍的光学显微镜下，拍摄清晰的单根纤维显微图像。

5.如权利要求1所述的一种基于自动提取中轴线的动物纤维细度计算方法，其特征在于：所述步骤3中，使用半径为50个像素的圆形结构单元填充纤维边缘间的空白。