陶瓷瓷磚圖像的預(yù)處理

[摘 要]本文針對陶瓷瓷磚色差分析、分類檢測中出現(xiàn)的問題，提出對瓷磚圖像處理時要先進行圖像預(yù)處理，闡述了預(yù)處理的步驟和相應(yīng)的算法。

[關(guān)鍵詞]中值濾波 邊界提取 邊緣檢測

陶瓷瓷磚生產(chǎn)中由于瓷土配料、生產(chǎn)工藝、流程的波動等原因，同一批次不同瓷磚之間或者不同批次的瓷磚之間不可避免地出現(xiàn)色彩與圖案等方面的差異。瓷磚圖像處理的第一步就是圖像預(yù)處理，即對圖像質(zhì)量進行改善。圖像的預(yù)處理主要包括中值濾波（噪聲處理）和瓷磚邊界的提取。

一、中值濾波

在一般的噪聲處理中，我們經(jīng)常提到中值濾波這個概念，它是采用次數(shù)比較多的低通濾波器，主要是對噪聲的處理和對原始圖像的最大保護。中值濾波容易去除孤立點、線噪聲，同時保持圖像邊緣。在用中值濾波處理實際的圖像時，有兩點操作需要注意：一是要保證選用的模板沒有被超出邊界，盡量讓處理前后的圖像差別不要太大，所以在操作中不處理邊界元素，只復(fù)制圖像中的灰度值到處理后的圖像中；二是碰到要處理的圖像太大時，需要對常用的模版進行重新選擇。

用中值濾波處理圖像的步驟如下：

（1）將模板在圖像中漫游，并將模板中心與圖中某個像素位置重合；

（2）讀取模板下每個對應(yīng)像素的灰度值；

（3）將這些灰度值從小到大排成一列；

（4）找出這些值里排在中間的一個；

（5）將這個中間值賦給對應(yīng)模板中心位置的像素。

二、瓷磚邊界的提取

瓷磚圖像具有以下特點：一是瓷磚與背景之間有較好的對比度；二是圖像的背景均勻且不含直線，以便清楚地獲取瓷磚的邊界，有助于尋找瓷磚對于某個參考方向的近似旋轉(zhuǎn)角度。瓷磚色差檢測分類的關(guān)鍵是檢測的范圍應(yīng)該是有效范圍，能夠反映真實的色差值。因此就需要提取出瓷磚圖像的有效部分來進行檢測。

具體實現(xiàn)步驟是：

（1）利用局部峰值搜索方法找出四條邊界；

（2）根據(jù)所得到的四條邊界判斷是否需要進行旋轉(zhuǎn)，如需要旋轉(zhuǎn)進入下一步，否則進入步驟（4）；

（3）根據(jù)邊界組成矩形的四個頂點計算出所需旋轉(zhuǎn)的角度，選取矩形的中心作為參考點進行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)；

（4）求得此時矩形的四個頂點坐標(biāo)，以便有效范圍圖像的色差計算。

三、圖像的邊緣檢測

在對瓷磚圖像邊界的提取后就需要對圖像的邊緣進行檢測，最基本的處理方法就是圖像的邊緣檢測，它也是對圖像進行基于邊界的分割處理時采用的第一步。由于我們的眼睛在對場景中亮度變化較快的地方和不同物體相交互的地方總是比較敏感，大多都認為圖像的邊緣部分包含了圖像的大部分信息，所以在對圖像邊緣的確定與提取是有現(xiàn)實意義的。

常用的邊緣檢測方法有：基于一階導(dǎo)數(shù)的梯度算子方法的羅伯特交叉（Roberts cross）算子、普瑞威特（Prewitt）邊緣算子及索貝爾（Sobel）邊緣算子和基于二階導(dǎo)數(shù)算子的拉普拉斯算子及高斯-拉普拉斯算子。

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參考文獻：

[1]章毓晉.圖像處理和分析.清華大學(xué)出版社，2000

[2]章毓晉.圖像理解與計算機視覺.清華大學(xué)出版社， 2000

[3]GB/T11941-89.彩色釉面陶瓷墻地磚.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，1989