MATLAB在布匹含疵樣片圖像處理中的應(yīng)用

尚會超，靳瑋

(中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院，河南 鄭州 451100)

1 與含疵樣片處理有關(guān)的MATLAB圖像處理功能

目前紡織行業(yè)的布匹疵點檢測大都是通過人工檢測來完成，且檢測效果不佳，缺少可靠性。為加快我國紡織行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，需研究一種精確而快速的疵點檢測方法。隨著機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)應(yīng)用于織物疵點檢測系統(tǒng)已成為行業(yè)發(fā)展的趨勢[1]。MATLAB不僅具有面向?qū)ο蟮挠嬎銠C(jī)語言特征，而且研究數(shù)字圖像的領(lǐng)域非常廣泛，從學(xué)科上可以分為圖像的數(shù)字化、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、圖像分割、圖像分析和理解、圖像的壓縮等。MATLAB提供了20類圖像處理函數(shù)[3]，這些函數(shù)按功能可分為圖像算術(shù)運(yùn)算、圖像分析、圖像增強(qiáng)、線性濾波、圖像去模糊、圖像變換、鄰域與塊處理、灰度與二值圖像的形態(tài)學(xué)運(yùn)算等，除以上介紹的一些基本的圖像處理功能外，還有許多基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)與二值圖像的操作函數(shù)，如二值圖像的膨脹運(yùn)算函數(shù)、腐蝕運(yùn)算函數(shù)等。

2 傳統(tǒng)的圖像采集算法

圖像采集的功能是實時地將研究對象的光學(xué)特征轉(zhuǎn)換為電信號，并利用A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，通過圖像采集卡輸入到工業(yè)控制計算機(jī)。Microsoft Visual C++6.0環(huán)境下圖像采集算法如下流程圖，首先對圖像進(jìn)行掃描，計算圖像的大小，獲取圖像灰度信息，并分配相應(yīng)圖像存儲空間，簡要流程圖如下：

圖3-1 Visual C++6.0環(huán)境下圖像采集算法流程圖

以上是根據(jù)企業(yè)需求，對機(jī)器視覺技術(shù)與公司的自動鋪布系統(tǒng)進(jìn)行分析。通過實驗驗證，該算法能夠獲取布匹表面圖像，實現(xiàn)圖像采集及數(shù)據(jù)傳輸功能。接下來結(jié)合MATLAB常用的圖像處理功能，對疵點和樣片進(jìn)行分析和判斷。

3 應(yīng)用MATLAB進(jìn)行含疵樣片圖像處理實驗與分析

MATLAB的圖像處理工具箱常用來處理數(shù)字圖像，所以考慮結(jié)合MATLAB進(jìn)行含疵樣片的判斷和提取。為了證明MATLAB語言是一種簡潔、可讀性較強(qiáng)的高效率編程軟件，本文通過運(yùn)用圖像處理工具箱中的有關(guān)函數(shù)，根據(jù)疵點與樣片平面圖像，判斷疵點與樣片邊界的關(guān)系。

假設(shè)某些樣片可視為一類圓形凸形樣片，在實驗中，有相繼100張含疵樣片圖像記錄了樣片與疵點的交。圖像文件名依次為0.bmp，1.bmp，…，99.bmp，格式均為BMP，寬、高均為512像素(pixel)。假設(shè)疵點與每張樣片有且只有一個交點，在此例中，判斷疵點與樣片邊界關(guān)系的思路：一是對每張圖像提取樣片的邊緣；二是找到邊界的內(nèi)切圓和中心點；三是選取內(nèi)切圓，其半徑即為假想的疵點在樣片內(nèi)的最大范圍，如果超越該范圍那么疵點可能涉及下一個樣片，需要對下一個樣片再進(jìn)行判斷；四是判斷疵點與樣片內(nèi)切圓的關(guān)系，從而判斷疵點是否超越該樣片，下一樣片是否是良好的。以上過程可用以下MATLAB代碼來實現(xiàn)。代碼實現(xiàn)流程圖如下：

圖3-2 MATLAB代碼實現(xiàn)流程圖

如果疵點與樣片的最小距離小于內(nèi)切圓半徑，那么該疵點落于樣片內(nèi)不再考慮下一樣片；如果疵點與樣片最小距離大于內(nèi)切圓半徑，那么該疵點超越樣片邊界需要繼續(xù)判斷下一樣片。也可以用此方法判斷疵點與樣片縫接線的關(guān)系，此時內(nèi)切圓可以看做樣片的內(nèi)縫接線，如果疵點沒有超越內(nèi)縫接線不影響樣片制成成品質(zhì)量，那么這樣的含疵樣片可以看做質(zhì)量良好的樣片繼續(xù)使用。

試驗證明該方法可實現(xiàn)疵點標(biāo)識信息的讀取，并且可以將疵點標(biāo)識與樣片匹配，完成每個含疵樣片的定位，在含疵樣片的提取過程中可行性好，因此滿足布匹含疵樣片采集要求。

4 結(jié)束語

圖像信息是人類認(rèn)識客觀世界的重要知識來源。數(shù)字圖像處理技術(shù)在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。MATLAB圖像處理工具箱提供了豐富的圖像處理函數(shù)。但應(yīng)該認(rèn)識到，圖像處理工具箱不可能提供所有的函數(shù)。特別是計算機(jī)視覺理論的發(fā)展，對圖像分析提出了更高的要求。為此，需要在充分理解數(shù)字圖像處理原理的基礎(chǔ)上編制函數(shù)來完成圖像處理的任務(wù)。