基于空频变换的木材缺陷图像分割

针对木材缺陷这一自然纹理型事物,为了提取出其缺陷目标部分,进行下一步的分析和识别,采用一种空频变换方法对缺陷图像进行分割。选取虫眼、死节、活节3类木材缺陷图像样本各50个,构造一组多通道的Gabor滤波器对缺陷图像进行滤波,并提取出图像的多方向Gabor能量特征。最后结合模糊聚类算法和数学形态学后处理操作对缺陷图像进行了成功的分割。实验结果表明,此方法对3种木材缺陷图像的平均分割正确率分别达到了95.81%、94.58%、96.52%,证明了该方法的有效性。     

基于改进C-V模型的木材表面缺陷图像分割

木材表面缺陷会严重影响木材的质量、性能和使用价值,对木材表面缺陷分割检测有利于提高木材的利用率,节约现有木材资源,缓解森林资源短缺的压力。针对传统的C-V(Chan-Vese)模型算法不能分割灰度不均匀图像的缺点,本文采用C-V模型与形态学结合的方法与传统的C-V模型算法进行对比试验。与此同时,根据C-V模型和C-V模型结合形态学方法的不足之处,在C-V模型基础上,引入局部拟合函数和高斯核函数,提出了一种基于C-V模型的改进算法,能够有效地克服C-V模型的不足。通过对木材表面缺陷图像分别采用传统C-V模型算法、C-V模型与形态学结合的方法和改进的C-V模型算法进行多组针对单一目标的木材表面缺陷图像的对比试验。结果表明:C-V模型能够将虫眼和活节缺陷图像分割出来,但是对纹理干扰强烈的死节缺陷图像分割困难;运用C-V模型与形态学结合的方法,可以有效地消除分割结果中的细小空洞和噪声,但是仍无法抵抗死节缺陷图像中木材自身纹理的干扰,难以将死节缺陷完整地分割出来;改进的C-V模型算法对木材表面缺陷图像的分割能够减少迭代次数,缩短分割时间,使分割轮廓线更加光滑和完整。通过采用改进C-V模型算法对多目标木材表面缺陷图像进行试验,能够更好地验证改进算法的优越性、有效性和可行性。      

局部邻域最大差分的过渡区皇帝柑图像分割

为快速提取皇帝柑图像中的目标,提出一种局部邻域最大差分的过渡区阈值图像分割算法。该方法首先计算图像中每个像素的局部邻域最大差分;再对图像的全部、局部最大差分进行排序,选取值较大的像素作为过渡区的像素点;然后对过渡区的内部进行填充,使过渡区与目标合成一体,最后剔除过渡区中的背景点,获得图像的目标。为检验提出算法的有效性,采用分割误差、假阳性率、重叠系数和运算时间共4个指标与已有算法进行比较,结果表明,本研究算法的平均分割误差只有7.76%,比有效平均梯度法和局部熵法分别降低6.93%、6.24%,假阳性率分别降低3.40%、3.05%,重叠系数分别提高14.6%、11.62%;算法运算速度分别提高约3.6、4.6倍。试验结果表明,本研究算法具有很好的提取皇帝柑图像中目标的性能。     

木材表面缺陷特征轮廓提取算法研究

虫眼、活节和死节是最常见的木材表面缺陷,是木材分选过程主要的识别目标,精确提取木材表面缺陷轮廓特征能大幅提高木材分选的准确率。本研究提出一种针对木材表面虫眼、活节、死节缺陷轮廓提取方法。针对木材表面常见黑点和纹理等非线性噪声,使用中值滤波方法平滑图像。然后分别应用OTSU算法与全局阈值分割算法分离图像背景与目标,对结果二值图像使用数学形态学方法进行滤除和填充,最终用sobel算子提取缺陷边缘。结果表明,采用OTSU算法分割和数学形态学相结合的方法可以很好地提取木材表面缺陷特征,用sobel算子能够提取到比较完整、准确、连续的木材表面缺陷边缘轮廓,提高了目标图像的可视性和精准性。     

基于区域亮度自适应校正算法的脐橙表面缺陷检测

【目的】针对类球型水果表面亮度分布不均现象,传统算法难以有效直接分割水果表面缺陷区域问题,提出一种基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法。【方法】选择区域经济价值较高的纽荷尔脐橙为研究对象,对其采集原始可见光RGB图像。试验中发现R-B融合分量图像灰度呈明显双峰分布,故根据直方图信息利用单阈值法(分割阈值T1=60)去除图像背景,获得R-B目标图像;基于本文提出的一种区域亮度自适应校正算法对脐橙表面缺陷进行检测,首先设定目标图像邻域窗口大小为w×w(邻域窗口大小w=13),通过对其窗口大小内较亮像素点的集合提取脐橙表面亮度信息,然后基于此表面亮度信息对去除背景的R-B目标图像进行均一化校正,经亮度校正后的图像发现其表面缺陷区域与正常组织区域灰度对比度大,宜采用单阈值法(分割阈值T=194)直接对亮度校正后的脐橙图像进行表面缺陷分割提取;最后对表面缺陷分割后的二值化图像进行面积滤波以去除杂散点及噪声。【结果】采用双峰法可在有效去除图像背景的同时完好保留目标脐橙表面信息;基于区域亮度自适应校正算法对溃疡病果、蓟马虫果、介壳虫果、虫伤果、黑星病果、风伤果、炭疽病果、裂伤果等8种常见脐橙表面缺陷果,共计356幅样本图像进行亮度校正,采用单阈值法对亮度校正后的图像进行表面缺陷分割,其分割率高,整体缺陷准确识别率达到了95.8%,平均处理每幅图像耗时0.29 s。与直方图均衡化算法、基于Retinex理论算法以及基于照度-反射理论算法得到的亮度校正图像相比,本文算法亮度校正效果最优且算法简单、缺陷识别率高、计算速度快,其运算速度分别减少了0.27、0.14和1.45 s,缺陷识别率提高了2.6%—8.2%。【结论】基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法有效解决了脐橙类水果表面亮度分布不均导致的表面缺陷难分割问题,为脐橙在线精确分级提供了技术支持,也为其他类球型水果表面缺陷快速检测提供了一种新方法。     

改进的GrabCut算法木材表面缺陷图像分割试验

试验采用传统GrabCut算法和改进的GrabCut算法,针对单目标、多目标、复杂背景下多目标的木材表面缺陷图像进行多组对比实验。结果表明:改进后的GrabCut算法,针对木材表面的缺陷图像分割进行了优化,能有效改进传统GrabCut算法中的欠分割和过分割、易受区域凹凸纹理的干扰等缺点,而且分割各类木材表面缺陷图像时都能取得较好的效果。说明改进后的GrabCut算法具有其优势和可行性。     

基于显著性检测的蔬菜鳞翅目害虫图像自动分割算法

提出一种基于显著性检测的害虫图像自动分割算法(S-segmentation算法),首先利用显著性检测方法,结合图像局部区域的颜色距离和空间距离特征,对样本图像作预处理;然后采用无交互式图像分割算法处理显著检测结果图,可实现目标区域的完美分割,避免多次重复设置背景区域.通过对5种鳞翅目幼虫图像进行分割试验,结果表明该算法的分割准确性明显提高,平均分割精确度可达93.14%,较传统图像分割算法提高了约20%,并且复杂度低,运行效率高,分割精确度不受样本数量影响.进一步将该算法应用到体型和颜色多样化的鳞翅目成虫图像分割上,得到的平均分割精确度达到88.22%.     

应用改进分水岭算法对木材表面缺陷图像分割试验

根据木材缺陷样本图像特点,用直方图均衡化和灰度变换对其进行预处理,使缺陷目标和背景反差更大,突出缺陷目标图像;对活节(样本1)、死节(样本2)、虫眼(样本3)缺陷采用多组对比试验的方法,采用传统分水岭算法和改进分水岭算法分割样本缺陷图像,分析两种方法的差异。结果表明:改进分水岭算法,能迅速且较好分割木材缺陷图像,缺陷轮廓更为清晰完整,曲线更为平滑,弥补了传统分水岭算法过渡分割和欠分割的不足,达到较为理想的分割效果;改进分水岭算法分割效率比传统分水岭算法更高,分割时间更短,更准确;试验证明了改进分水岭算法对木材缺陷图像分割的可行性和可靠性。     

基于区域亮度自适应校正算法的脐橙表面缺陷检测

【目的】针对类球型水果表面亮度分布不均现象,传统算法难以有效直接分割水果表面缺陷区域问题,提出一种基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法。【方法】选择区域经济价值较高的纽荷尔脐橙为研究对象,对其采集原始可见光RGB图像。试验中发现R-B融合分量图像灰度呈明显双峰分布,故根据直方图信息利用单阈值法(分割阈值T1=60)去除图像背景,获得R-B目标图像;基于本文提出的一种区域亮度自适应校正算法对脐橙表面缺陷进行检测,首先设定目标图像邻域窗口大小为w×w(邻域窗口大小w=13),通过对其窗口大小内较亮像素点的集合提取脐橙表面亮度信息,然后基于此表面亮度信息对去除背景的R-B目标图像进行均一化校正,经亮度校正后的图像发现其表面缺陷区域与正常组织区域灰度对比度大,宜采用单阈值法(分割阈值T=194)直接对亮度校正后的脐橙图像进行表面缺陷分割提取;最后对表面缺陷分割后的二值化图像进行面积滤波以去除杂散点及噪声。【结果】采用双峰法可在有效去除图像背景的同时完好保留目标脐橙表面信息;基于区域亮度自适应校正算法对溃疡病果、蓟马虫果、介壳虫果、虫伤果、黑星病果、风伤果、炭疽病果、裂伤果等8种常见脐橙...     

基于改进GAC模型的柑橘缺陷图像分割方法研究

柑橘表面缺陷的图像分割与识别是水果在收购与销售过程中的重要环节,对于提升水果的品质和经济效益有着重要意义。经典GAC模型算法虽然能够很好的分割平面缺陷,但无法准确的分割图像凹陷区域。以柑橘的虫伤、腐烂、炭疽、蓟马、溃疡5种常见缺陷图像作为研究对象,其中腐烂、炭疽为凹陷缺陷,对传统GAC模型算法进行理论研究并针对其不足提出改进方案。通过对比试验分析各参数对于试验结果的影响,并应用改进后的GAC模型算法对柑橘缺陷样本进行图像分割,分析改进后的GAC模型对柑橘表面5种缺陷的识别能力,验证改进GAC模型的可行性。     

木材缺陷图像处理软件的研制

对木材缺陷的X光图像进行计算机处理，可以突出缺陷的边缘与细节，便于人眼和计算机进行有效地识别。针对木材X光成像的噪声模型，采用高斯滤波器、梯度松驰迭代图像分割算法和协中值滤波法处理图像，可以提取缺陷图像的详细信息，并能检测出图像的边缘。     

改进BSCB与样本块耦合的单板节子缺陷图像修补算法

分析了我国旋切单板生产过程中对单板节子缺陷挖补上存在的问题,提出了将图像修复理论、方法应用于单板节子表面缺陷图像的自动修补中,以提高旋切单板生产过程的自动挖孔补节智能化水平。针对BSCB算法在单板节子表面缺陷图像修复上存在的不足,提出了一种新的BSCB改进算法,使其在单板节子图像结构修复上得到比较好的效果。但是该算法对单板节子区域较大、节子周围纹理比较多的情况,修复效果不是很好。为此,又提出了将改进后的BSCB算法与基于样本块的图像修复算法相耦合的单板节子缺陷图像修复新方法,实现了对旋切单板节子缺陷图像的结构和纹理部分的修复,并通过数值实验验证了该方法的有效性。     

排种器种子流机器视觉图像的滤波及评价

在排种器试验及视觉检测过程中,排种器机器视觉图像的滤波是消除信号污染并可靠提取有用信息的必要步骤。采用比较法研究了中值滤波、线性滤波、维纳滤波、小波去噪、中值小波组合滤波等方法在不同滤波器参数下的滤波效果。结果表明,中值滤波效果较好,根据成像状况合理调节滤波器参数,在模板7×7时信噪比可达29.063 1,正确处理率则达0.996 9;中值小波组合滤波法略优于单纯使用中值滤波或小波去噪,其信噪比达到29.165 2,正确处理率则达0.997 1;处理较低光照条件下采集的排种图像,三种方法均达到较理想效果。     

基于掩模及亮度校正算法的脐橙表面缺陷分割

【目的】 本研究旨在有效解决果皮有缺陷的水果图像在去除背景时部分缺陷被误分割为背景,以及水果表面缺陷难以有效分割提取的问题。【方法】 以I分量图来构建掩模模板,根据其灰度直方图信息,通过双峰法选择单一阈值（T=75）分以纽荷尔脐橙为研究对象,提出基于HSI颜色空间模型法去除背景割背景并填充孔洞得到掩模模板I_mask,然后掩模模板I_mask与I分量图通过点乘运算得到去除背景的I分量图;提出基于多尺度高斯函数图像亮度校正算法对去除背景后的I分量图像进行亮度校正,通过构建多尺度高斯函数滤波器,将去除背景后的I分量图与构建的多尺度高斯函数进行卷积运算即得到去除背景后的I分量图像表面光照分量图,最后将去除背景后的I分量图与得到的光照分量图进行点除运算即得到去除背景后的I分量图像亮度校正图;然后采用单一全局阈值法对脐橙表面缺陷进行提取。【结果】 基于HSI颜色空间模型法去除背景,可在有效去除背景的同时完好保留脐橙的表面信息,有利于后续操作;基于多尺度高斯函数的图像亮度校正算法分别对6种常见脐橙缺陷进行图像亮度校正后采用单阈值法提取缺陷,使不同灰度等级的脐橙表面缺陷一次性分割成功,其中分割率最高为100%,最低为88.5%,整体达92.7%。通过试验分析后发现造成部分误分割或漏分割的原因主要在于部分缺陷果缺陷处颜色较轻,与正常区域灰度差较小,从而造成漏分割;还有部分缺陷果由于缺陷面积小,在图像形态学处理过程被误认为是噪声而被去除;同时发现正常果的误判率也达到了10.8%,经分析发现误判的正常果表皮组织区域的褶皱位于图像的边缘区域,从而被误认为是边缘区域的缺陷,导致误判。【结论】 基于HSI颜色空间模型法去除背景及基于多尺度高斯函数的图像亮度不均校正算法对纽荷尔脐橙图像背景分割和去除背景后的I分量图像表面亮度校正均取得了较好的效果,能有效识别脐橙缺陷区域,为脐橙精确分级提供了技术支持,也为其他果品表面缺陷快速检测提供了一种新思路。     

基于改进Bayes抠图算法的麦穗小穗自动计数方法

小麦产量评估需人工获取田间单位面积的麦穗数和麦穗小穗数，往往耗时耗力。为了实现高效、自动地麦穗小穗计数，提出一种基于改进Bayes抠图算法的麦穗小穗自动计数方法。该方法首先利用改进Bayes抠图算法对获取地自然生长条件下的麦穗图像进行抠图，将麦穗从自然背景中分割出来。然后对该图像进行平滑滤波和二值化，运用迭代极限腐蚀运算对二值化图像进行腐蚀处理，去除麦穗图像中的麦芒，分离出麦穗上每个单独的麦穗小穗。再运用面积滤波滤除掉面积过小的区域，对剩余区域的黑洞进行填充，由此每个单独的麦穗小穗形成一个单独的连通区域，最后对连通区域进行标记和计数，完成麦穗小穗的自动计数。使用4个小麦品种的麦穗图像对麦穗上的小穗进行计数验证，结果表明，该方法在识别4个品种田间麦穗单幅图像中小穗数量的平均计数精度达到94.53%，平均相对误差为5.47%，对比已有麦穗小穗自动计数方法，计数精度显著提高，这对于小麦在线产量预估具有重要意义。     

基于二维阈值向量的木材表面缺陷分割方法

根据木材表面缺陷图像的自身特点,提出了基于灰度—梯度二维阈值向量的缺陷区域分割方法。该方法以灰度—梯度共生矩阵为模型,通过计算基于灰度—梯度共生矩阵的二维熵并使边缘区域的熵最大化来选择二维阈值向量。该方法不仅利用了图像的灰度信息,也利用了图像的梯度信息。采用形态学运算对分割后的二值图像进行分割后处理,试验表明,分割效果良好。     

木材节子图像增强的小波变换与双三次插值融合方法

为提高木材节子图像的清晰度和对比度，针对木材节子图像的边缘特征，以木材活节和死节图像为对象，研究小波变换与双三次插值融合的木材节子图像增强算法。结果表明，本方法增强后的木材活节和死节图像在峰值信噪比和结构相似性指数分别为22.994 8、32.054 1和0.928 9、0.919 2，均显著高于直方图均衡化和双三次插值方法，这表明本增强方法具有更好的去除噪声效果和图像保真性能。此外，增强后的木材活节和死节图像的平滑指数为2.934 2、3.889 3，显著优于直方图均衡化和双三次插值方法，这表明该方法不仅提高了清晰度和对比度，而且具有更好的边缘细节信息保留功能。