基于圖像處理的棉花成熟度判定技術(shù)的研究.pdf

1、棉纖維成熟度的自動(dòng)判定是涉及圖像處理、模式識別、計(jì)算機(jī)視覺等眾多領(lǐng)域的綜合性研究課題。傳統(tǒng)棉纖維成熟度檢測方法存在諸多弊端，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，棉纖維成熟度的自動(dòng)判定技術(shù)的研究工作有了較大進(jìn)展。但運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對棉纖維的成熟度進(jìn)行自動(dòng)化判定的研究仍有相當(dāng)大的難度。對于該領(lǐng)域國內(nèi)外的應(yīng)用、研究還比較少，仍有很多問題尚待研究、解決。本課題研究的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)通過棉纖維的數(shù)字顯微圖像進(jìn)行成熟度的計(jì)算機(jī)自動(dòng)判定。
　　 棉纖維

2、成熟度自動(dòng)判定系統(tǒng)首先對獲取的纖維橫截面顯微圖像進(jìn)行預(yù)處理(包括光照不均去除、棉纖維圖像邊緣提取等)；之后從處理后的圖像中提取單個(gè)纖維；然后通過區(qū)域填充法、鏈碼跟蹤法統(tǒng)計(jì)棉纖維的幾何特征參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)對棉纖維成熟度的自動(dòng)計(jì)算。其中，最為關(guān)鍵的技術(shù)包括圖像預(yù)處理、棉纖維圖像分割、粘連棉纖維分離、棉纖維特征提取。本文的主要研究內(nèi)容為棉纖維圖像的增強(qiáng)處理、棉纖維圖像分割中的粘連纖維的分離，以及棉纖維的特征參數(shù)提取。
　　 由于在制作棉

3、纖維切片樣本工藝上的限制，顯微鏡采集到的棉纖維灰度圖像中不可避免地存在背景噪聲干擾、棉纖維形狀變化、粘連等情況，這對后續(xù)算法的精度帶來了不良影響。因此，去除背景噪聲干擾，從圖像中準(zhǔn)確地將含有棉纖維的前景部分分割出來是棉纖維成熟度判定的首個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了尋找含有棉纖維的前景區(qū)域，準(zhǔn)確地判斷棉纖維非常重要。本文結(jié)合棉纖維的特點(diǎn)，通過研究人類視覺機(jī)制模型，提出了一種圖像分割算法。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該算法能夠較好地將含有棉纖維的前景部分從圖像中分割出

4、來，保證了后續(xù)步驟所需輸入圖像的準(zhǔn)確性。
　　 棉纖維的分割準(zhǔn)確性對棉纖維成熟度判定的準(zhǔn)確率有直接影響。本文綜合分析了圖像分割領(lǐng)域中常用算法的特點(diǎn)及其在棉纖維圖像分割應(yīng)用上的局限性。針對棉纖維圖像的特點(diǎn)，提出了將高斯偏移差分過濾器運(yùn)用到棉纖維圖像分割上。本算法能準(zhǔn)確地將棉纖維圖像從背景中分割出來，并能有效地克服圖像噪聲、棉纖維邊緣不明顯等缺陷，保證了后續(xù)算法的準(zhǔn)確性。
　　 從棉纖維圖像背景中分割出的前景目標(biāo)中的存在棉纖

5、維粘連、邊緣信息不明顯等現(xiàn)象。為了提取出最終單個(gè)的棉纖維，我們?nèi)孕枰獙γ蘩w維邊緣增強(qiáng)、以及粘連分離工作。本文通過研究邊緣檢測、粘連分離等方法，提出運(yùn)用基于方向圖的邊緣界定算法來增強(qiáng)棉纖維輪廓信息，利用基于歐氏距離粘連分離算法來分離棉纖維，實(shí)現(xiàn)填補(bǔ)輪廓缺陷，準(zhǔn)確分離棉纖維的目的。利用種子填充法與鏈碼相結(jié)合的方法統(tǒng)計(jì)出棉纖維的特征參數(shù)，計(jì)算出棉纖維成熟度比，從而最終得出棉纖維的成熟度。試驗(yàn)證明，本方法得出的棉纖維成熟度比與實(shí)際棉纖維成熟情況