專利名稱：一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，涉及到光源基準(zhǔn)亮度分析技術(shù)、圖像獲取技術(shù)、圖像增強(qiáng)技術(shù)、圖像分割技術(shù)、二值及灰度圖像處理技術(shù)、圖像存儲(chǔ)技術(shù)，特別涉及一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法。

背景技術(shù)：
目前，我國(guó)稻米外觀分析和評(píng)級(jí)一般采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891-1999規(guī)定的方法，通過人工完成。但是，人工分析的結(jié)果通常隨著年齡、性別、識(shí)別能力等的不同而存在相當(dāng)大的個(gè)體差異，即使同一人員也隨其身體狀況和情緒的變化產(chǎn)生不同的結(jié)果，難以保持統(tǒng)一、客觀的標(biāo)準(zhǔn)，而且要求分析樣品不粘連擺放的限制使得工作量巨大，難以滿足稻米生產(chǎn)、管理和銷售等部門，以及遺傳育種中對(duì)稻米外觀品質(zhì)性狀的快速分析和測(cè)定需要。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，以克服人工分析所帶來的繁瑣工作，提高工作效率和評(píng)測(cè)的客觀性。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，包括以下步驟 (1)攝或掃描獲取稻米外觀圖像； (2)二值化稻米外觀圖像； (3)分割網(wǎng)狀粘連稻米； (4)統(tǒng)計(jì)稻米總粒數(shù)； (5)獲取稻米粒形、整精米率、碎米率、堊白粒率和堊白度。
進(jìn)一步地，所述二值化稻米外觀圖像具體包括以下步驟 (A)選取閾值，閾值分割得到二值圖像稻米外觀圖像經(jīng)過預(yù)處理后，采用最大間類方差法來獲取閾值，或手動(dòng)一次或多次點(diǎn)選背景或稻米目標(biāo)，按圖像亮度波動(dòng)范圍來確定閾值，然后進(jìn)行閾值分割來將目標(biāo)從背景中分出。
(B)修正二值圖像所述步驟(A)獲得的二值圖像存在孔洞和孤立的點(diǎn)，運(yùn)用開運(yùn)算來消除孤立的點(diǎn)，運(yùn)用閉運(yùn)算來消除孔洞。
進(jìn)一步地，運(yùn)用距離變換和分水嶺變換分割胖圓形的粳米，并通過以下步驟分割細(xì)長(zhǎng)形的秈米 (A)去除錯(cuò)誤分割線以分割線端點(diǎn)為圓心做圓，然后從該分割線端點(diǎn)出發(fā)沿著稻米的邊界按順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向進(jìn)行搜索，當(dāng)碰到圓周時(shí)停止搜索，這時(shí)可以得到兩個(gè)交點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)交點(diǎn)與稻米相交部分的弧長(zhǎng)大于五分之三圓周長(zhǎng)時(shí)，則認(rèn)為該端點(diǎn)為凹角點(diǎn)；正確的分割線兩端均為凹角點(diǎn)，而錯(cuò)誤的分割線至少有一個(gè)端點(diǎn)不是凹角點(diǎn)，根據(jù)該特征來去除錯(cuò)誤分割線。
(B)基于凹角點(diǎn)分割細(xì)長(zhǎng)形粘連稻米，具體包括以下步驟 (a)對(duì)二值圖像進(jìn)行輪廓跟蹤，輪廓曲線用鏈碼表示。
(b)沿著鏈碼用帶方向的角點(diǎn)檢測(cè)算法，計(jì)算粘連部位凹角的位置及方向。
(c)根據(jù)分割角點(diǎn)對(duì)的匹配規(guī)則，找出分割線所在的角點(diǎn)對(duì)。
(d)連接分割線所在的角點(diǎn)對(duì)，獲得分割結(jié)果。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明克服了網(wǎng)狀粘連稻米難以自動(dòng)分析的問題，去除了要求分析樣品不粘連擺放的限制。



圖1(a)網(wǎng)狀粘連的秈米原圖像； 圖1(b)是網(wǎng)狀粘連的粳米原圖像； 圖2(a)是對(duì)應(yīng)圖1(a)的二值化稻米圖像； 圖2(b)是對(duì)應(yīng)圖1(b)的二值化稻米圖像； 圖3是對(duì)應(yīng)圖2(b)稻米圖像的分水嶺分割結(jié)果示意圖； 圖4是網(wǎng)狀粘連稻米的分割流程圖； 圖5(a)是對(duì)長(zhǎng)形稻米的過分割導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤示意圖； 圖5(b)是去除圖5(a)中錯(cuò)誤分割線獲得正確結(jié)果示意圖； 圖6(a)是采用分水嶺算法后的過分割示意圖； 圖6(b)是對(duì)應(yīng)圖6(a)中分割線端點(diǎn)的角點(diǎn)示意圖； 圖7(a)是角點(diǎn)方向定義示意圖； 圖7(b)是角點(diǎn)方向查找示意圖； 圖8(a)是從圖5(b)中獲得的稻米輪廓圖； 圖8(b)是根據(jù)圖8(a)獲得所有凹角點(diǎn)位置的結(jié)果示意圖； 圖8(c)是根據(jù)圖8(b)凹角點(diǎn)位置和方向進(jìn)行分割的結(jié)果示意圖； 圖8(d)是將圖8(c)的分割線畫到圖5(b)上的結(jié)果示意圖； 圖9是對(duì)堊白的雙閾值分割結(jié)果示意圖； 圖10是去除圖9中牙胚和雜點(diǎn)后的結(jié)果示意圖； 圖11是本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
依照本發(fā)明的技術(shù)方案，一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，分為以下幾個(gè)具體步驟完成。
1、拍攝或掃描獲取稻米外觀圖像 本發(fā)明在稻米外觀成像時(shí)，涉及到基準(zhǔn)背光亮度的分析與構(gòu)造。攝取圖像的設(shè)備可以是數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像頭、掃描儀。
2、二值化稻米外觀圖像 二值化是將圖像分成目標(biāo)對(duì)象與背景兩部分的一種操作，其關(guān)鍵是分割閾值的確定。
1)選取閾值 稻米圖像經(jīng)過預(yù)處理后，需要進(jìn)行閾值分割來將目標(biāo)從背景中分出。閾值可以人為指定，也可通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)獲取。如圖1所示，稻米圖像背景比較單一，稻米和背景容易分離。本方法采用最大間類方差法來獲取閾值，或手動(dòng)一次或多次點(diǎn)選背景或稻米目標(biāo)，按圖像亮度波動(dòng)范圍來確定閾值，同時(shí)，也可以手動(dòng)調(diào)整來確定閾值，以增加其靈活性。
2)修正二值圖像 經(jīng)過閾值分割后，得到二值圖像，如圖2所示。但是由于噪聲的存在，二值圖像中往往會(huì)存在一些孔洞和孤立的點(diǎn)，影響后續(xù)處理。而這些孔洞和點(diǎn)可以通過數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算來消除。
數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算是圖像處理中的一種常見算法，其包括腐蝕、膨脹、開運(yùn)算和閉運(yùn)算4種基本運(yùn)算。本方法中，采用開運(yùn)算來消除孤立的點(diǎn)，采用閉運(yùn)算來消除孔洞。
3、分割網(wǎng)狀粘連稻米 采集到的稻米圖像一般呈現(xiàn)出籽粒成片粘連的現(xiàn)象，如果不能把這種網(wǎng)狀粘連的籽粒分離開，將嚴(yán)重影響分析的后續(xù)工作。對(duì)胖圓形的粳米，本發(fā)明采用距離變換和分水嶺變換進(jìn)行分割，其效果已經(jīng)比較理想，如圖3所示；但對(duì)細(xì)長(zhǎng)形的秈米，分水嶺變換會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的過分割現(xiàn)象，或者有些粘連部位未被分割出來。
本發(fā)明對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的分割流程如圖4所示。
1)去除錯(cuò)誤分割線 對(duì)于細(xì)長(zhǎng)形的稻米，在進(jìn)行分水嶺變換后，因?yàn)檫^分割會(huì)產(chǎn)生一些多余的錯(cuò)誤分割線，如圖5(a)所示。從圖中可以看出，細(xì)長(zhǎng)形的稻米粘連部位有很明顯的凹角點(diǎn)，即正確的分割線兩端一定均為凹角點(diǎn)，而錯(cuò)誤的分割線至少有一個(gè)端點(diǎn)不是凹角點(diǎn)，本發(fā)明正是根據(jù)該特征來去除錯(cuò)誤分割線的。在進(jìn)行分水嶺變換過程中，很容易找出分割線的端點(diǎn)(端點(diǎn)與背景是相鄰的)，但是怎么來判斷端點(diǎn)是凹角點(diǎn)呢？在本發(fā)明中，采用一個(gè)圓形模板來判凹角點(diǎn)，如圖6所示，圖6(a)為過分割圖像，圖6(b)為圖6(a)的二值圖像，在圖6(b)中，O為從圖6(a)中對(duì)應(yīng)過來的分割線端點(diǎn)。以O(shè)為圓心做半徑為r的圓，然后從O點(diǎn)出發(fā)沿著稻米的邊界順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向進(jìn)行搜索，當(dāng)碰到圓周時(shí)停止搜索，這時(shí)可以得到兩個(gè)交點(diǎn)，如圖6(b)中的A、B、C、D點(diǎn)所示。兩個(gè)交點(diǎn)把圓周分成兩部分，其一部分與背景相交，另一部分則與稻米相交，以與稻米相交部分的弧長(zhǎng)來判斷端點(diǎn)是否為凹角點(diǎn)，當(dāng)弧長(zhǎng)大于五分之三圓形模板周長(zhǎng)時(shí)，則認(rèn)為該端點(diǎn)為凹角點(diǎn)。被去除錯(cuò)誤分割線的結(jié)果如圖5(b)所示。
2)基于凹角點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)形粘連稻米的分割 對(duì)于只有兩顆米粒粘連的情況，找到角點(diǎn)后可以直接連接角點(diǎn)進(jìn)行分割，但對(duì)粘連米粒數(shù)目大于2的情況，則要進(jìn)行分割角點(diǎn)對(duì)的匹配。下面先看兩個(gè)定義 如圖7(a)中，A、B為角點(diǎn)，定義AB或BA方向?yàn)榉指罹€方向；從A點(diǎn)作米粒輪廓的切線AC、AD，構(gòu)成∠CAD，然后作∠CAD的角平分線AE，定義EA的方向?yàn)榻屈c(diǎn)A的方向，同理，F(xiàn)B為角點(diǎn)B的方向。
假設(shè)A的坐標(biāo)為(x1，y1)，B的坐標(biāo)為(x2，y2)，分割線方向可以通過下面公式得出 α＝Atan((y1-y2)/(x1-x2)) 只要稍微修改，圓形模板可以在判斷凹角點(diǎn)的同時(shí)，得出該角點(diǎn)的近似方向。前述是用與稻米相交的圓弧來判斷凹角點(diǎn)，這里用與背景相交的圓弧來得出該角點(diǎn)的近似方向。如圖7(b)所示，假設(shè)與背景相交圓弧的中點(diǎn)為E，其坐標(biāo)為(x1，y1)，而角點(diǎn)O的坐標(biāo)為(x2，y2)，則角點(diǎn)方向EO可以通過下面公式得出 β＝Atan((y1-y2)/(x1-x2)) 在得到分割線方向和角點(diǎn)方向之后，根據(jù)下面規(guī)則進(jìn)行分割角點(diǎn)對(duì)的匹配 a)兩角點(diǎn)方向相反，角點(diǎn)與分割線方向相同或相反； b)分割線之間不能相交； c)分割線不能穿過背景。
基于角點(diǎn)的長(zhǎng)形粘連稻米分割步驟如下，分割中間過程及結(jié)果如圖8所示。
第一步對(duì)二值圖像進(jìn)行輪廓跟蹤，輪廓曲線用鏈碼表示，見圖8(a)。
第二步沿著鏈碼用帶方向的角點(diǎn)檢測(cè)算法，計(jì)算粘連部位凹角的位置及方向，見圖8(b)。
第三步根據(jù)分割角點(diǎn)對(duì)的匹配規(guī)則，找出分割線所在的角點(diǎn)對(duì)，見圖8(c)。
第四步連接分割線所在的角點(diǎn)對(duì)獲得分割結(jié)果，見圖8(d)。
4、計(jì)算稻米總粒數(shù) 稻米被分割好之后，需要統(tǒng)計(jì)稻米總粒數(shù)。本發(fā)明采用連通域標(biāo)記法進(jìn)行，其處理過程如下 第一步尋找起始點(diǎn)。從上到下、從左至右掃描整幅圖像，遇到的第一個(gè)對(duì)象點(diǎn)即為跟蹤起點(diǎn)； 第二步用漫水填充算法將該區(qū)域標(biāo)記為背景，同時(shí)記下該區(qū)域的面積，且稻米總數(shù)增加1； 第三步繼續(xù)重復(fù)第一步、第二步，直到整圖掃描完畢。
稻米總數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖9所示，輸入該批米粒的重量后，便換算出千粒重。
5、計(jì)算稻米粒形 目前，我國(guó)糧食行業(yè)是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891-1999的人工方法進(jìn)行粒形測(cè)定，即用直尺測(cè)量10粒稻米的總長(zhǎng)度和總寬度，從而計(jì)算出粒形的基本參數(shù)。本發(fā)明是利用稻米輪廓最小外接矩形(MER)來求取單粒稻米尺寸，從而計(jì)算出對(duì)應(yīng)的稻米粒形。其步驟如下 第一步對(duì)二值圖像進(jìn)行輪廓追蹤，得到一系列封閉區(qū)域，計(jì)算每個(gè)封閉區(qū)域輪廓的外接矩形面積，并記錄外接矩形長(zhǎng)度、寬度和面積； 第二步圖像逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1度～3度后，重復(fù)第1步；對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)90度后，轉(zhuǎn)入第三步； 第三步統(tǒng)計(jì)每次旋轉(zhuǎn)后封閉區(qū)域的矩形面積，求取封閉區(qū)域的最小外接矩形，記錄最小外接矩形的長(zhǎng)度(粒長(zhǎng))和寬度(粒寬)； 第四步，計(jì)算最小外接矩形的長(zhǎng)寬比(籽粒長(zhǎng)寬比)。
6、求取整精米率和碎米率 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1350-1999中的3.7、3.8節(jié)規(guī)定，糙米碾磨成精度為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一等大米時(shí)，米粒產(chǎn)生破碎，其中長(zhǎng)度仍達(dá)到完整精米粒平均長(zhǎng)度的五分之四以上(含五分之四)的米粒定義為整精米；而整精米率為整精米占凈稻谷試樣質(zhì)量的百分率。
整精米率計(jì)算的是無量綱的質(zhì)量百分率，因此，本發(fā)明用面積百分率代替質(zhì)量百分率。由于米粒的破碎，面積百分率計(jì)算結(jié)果會(huì)大于質(zhì)量百分率計(jì)算結(jié)果。但是，大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，面積百分率的誤差隨著整精米率的提高而提高，呈較強(qiáng)相關(guān)性，可以通過一個(gè)經(jīng)驗(yàn)線性函數(shù)來分多檔進(jìn)行對(duì)應(yīng)矯正。
整精米率計(jì)算的方法步驟如下 第一步用鼠標(biāo)手動(dòng)選取一部分完整精米粒，取其平均長(zhǎng)度(計(jì)算米粒的長(zhǎng)寬比時(shí)已經(jīng)得到每顆米粒的長(zhǎng)度)，記為L(zhǎng)； 第二步記所有稻米目標(biāo)的總面積為S1，整精米面積為S2，遍歷每顆米粒，將當(dāng)前米粒的面積加到S1，當(dāng)前米粒的長(zhǎng)度大于等于L的五分之四時(shí)，S2加上當(dāng)前米粒的面積； 第三步利用下面公式計(jì)算整精米率，碎米率(％)＝1-整精米率(％)。

其中，k為按面積大小，分多檔來表示與體積關(guān)系的矯正系數(shù)。
用不同的色調(diào)著色完整精米、碎米、以及長(zhǎng)度處于臨界區(qū)的米粒。還可分不同的大小來分別統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)的碎米率。
7、求取稻米的堊白粒率及堊白度 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1350-1999中的3.3、3.5、3.6節(jié)規(guī)定，堊白是米粒胚乳中的白色不透明部分，包括腹白、心白和背白。堊白大小是將堊白米粒平放，米粒中堊白面積占該整粒米投影面積的百分率。
由于堊白是白色不透明的，其反射強(qiáng)于非堊白部分，在圖像中表現(xiàn)為堊白部分的亮度高于非堊白部分。因此，可以利用兩個(gè)閾值將圖像分割成三個(gè)部分(背景部分、堊白部分和非堊白部分)，分割算法如下
在具體操作中，先將已被分割好的粘連米粒二值圖像與原圖像進(jìn)行“與”操作，恢復(fù)圖像的灰度信息，再用雙閾值對(duì)圖像進(jìn)行分割。
經(jīng)過閾值處理后得到如圖9所示圖像，雖然三部分被分割出來了，但還存在一些問題。米粒中的牙胚和由噪聲引起的雜點(diǎn)亮度跟堊白相近，被分割到了堊白部分，為了更精確地計(jì)算堊白度，有必要去除牙胚和雜點(diǎn)的干擾。從圖9中可以看出，牙胚和雜點(diǎn)的面積一般遠(yuǎn)小于堊白部分的面積，因此，可根據(jù)該特征來去除干擾，其具體步驟如下 第一步對(duì)分割好的圖像用連通域標(biāo)記法對(duì)堊白部分進(jìn)行追蹤，得到一系列封閉區(qū)域的面積； 第二步對(duì)封閉區(qū)域進(jìn)行判斷，如果封閉區(qū)域面積低于面積限制閾值，則認(rèn)為該區(qū)域?yàn)檠琅呋螂s點(diǎn)，轉(zhuǎn)入第三步進(jìn)行處理；如果封閉區(qū)域面積高于面積閾值，則認(rèn)為該區(qū)域?yàn)檎５久讌^(qū)域，轉(zhuǎn)入第四步； 第三步用非堊白部分灰度值對(duì)區(qū)域進(jìn)行填充； 第四步轉(zhuǎn)入第二步，對(duì)下一封閉區(qū)域進(jìn)行判斷，直至所有區(qū)域判斷完畢。
去除了牙胚和雜點(diǎn)的干擾后(如圖10所示)，接下來進(jìn)行堊白粒率和堊白度的計(jì)算。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1350-1999中的3.4、3.6節(jié)規(guī)定，堊白粒率是有堊白的米粒占整個(gè)米樣粒數(shù)的百分率。而堊白度是堊白面積總和占試樣米粒面積總和的百分比。
計(jì)算堊白粒率需要知道堊白米粒數(shù)和整個(gè)米樣粒數(shù)，而計(jì)算堊白度需要知道堊白總面積和試樣米?？偯娣e(即堊白部分總面積與非堊白部分總面積之和)。本發(fā)明中，對(duì)連通域標(biāo)記法稍作修改來獲取以上各項(xiàng)參數(shù)，其步驟如下 第一步尋找起始點(diǎn)。自上而下、從左至右掃描整幅圖像，遇到的第一個(gè)目標(biāo)對(duì)象點(diǎn)(非背景)即為跟蹤起點(diǎn)； 第二步用漫水填充算法將該區(qū)域標(biāo)記為背景。修改的地方就在于該步中加入了以下操作 a)開始標(biāo)記時(shí)，Sum1＝Sum1+1，S1＝0； b)標(biāo)記過程中，如果當(dāng)前點(diǎn)為堊白，則S1＝S1+1；否則，S2＝S2+1； c)標(biāo)記完成后，當(dāng)S1＞0時(shí)，Sum2＝Sum2+1，S3＝S3+S1。
Sum1整個(gè)米樣粒數(shù)； Sum2堊白米粒數(shù)； S1當(dāng)前米粒堊白面積； S2非堊白部分總面積； S3堊白部分總面積。
第三步繼續(xù)重復(fù)第一步、第二步，直到整圖掃描完畢，用不同色調(diào)來著色背景、堊白； 第四步按照下面公式計(jì)算堊白粒率及堊白度。



權(quán)利要求
1.一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)拍攝或掃描獲取稻米外觀圖像。
(2)二值化稻米外觀圖像。
(3)分割網(wǎng)狀粘連稻米。
(4)統(tǒng)計(jì)稻米總粒數(shù)。
(5)獲取稻米粒形、整精米率、碎米率、堊白粒率和堊白度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，所述步驟(2)將稻米外觀圖像分成目標(biāo)對(duì)象與背景兩部分，具體包括以下步驟
(A)選取閾值，閾值分割得到二值圖像稻米外觀圖像經(jīng)過預(yù)處理后，采用最大間類方差法來獲取閾值，或手動(dòng)一次或多次點(diǎn)選背景或稻米目標(biāo)，按圖像亮度波動(dòng)范圍來確定閾值，然后進(jìn)行閾值分割來將目標(biāo)從背景中分出。
(B)修正二值圖像所述步驟(A)獲得的二值圖像存在孔洞和孤立的點(diǎn)，運(yùn)用開運(yùn)算來消除孤立的點(diǎn)，運(yùn)用閉運(yùn)算來消除孔洞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，所述步驟(3)中，運(yùn)用距離變換和分水嶺變換分割胖圓形的粳米，并通過以下步驟分割細(xì)長(zhǎng)形的秈米
(A)去除錯(cuò)誤分割線以分割線端點(diǎn)為圓心做圓，然后從該分割線端點(diǎn)出發(fā)沿著稻米的邊界按順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向進(jìn)行搜索，當(dāng)碰到圓周時(shí)停止搜索，這時(shí)可以得到兩個(gè)交點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)交點(diǎn)與稻米相交部分的弧長(zhǎng)大于五分之三圓周長(zhǎng)時(shí)，則認(rèn)為該端點(diǎn)為凹角點(diǎn)；正確的分割線兩端均為凹角點(diǎn)，而錯(cuò)誤的分割線至少有一個(gè)端點(diǎn)不是凹角點(diǎn)，根據(jù)該特征來去除錯(cuò)誤分割線。
(B)基于凹角點(diǎn)分割細(xì)長(zhǎng)形粘連稻米，具體包括以下步驟
(a)對(duì)二值圖像進(jìn)行輪廓跟蹤，輪廓曲線用鏈碼表示。
(b)沿著鏈碼用帶方向的角點(diǎn)檢測(cè)算法，計(jì)算粘連部位凹角的位置及方向。
(c)根據(jù)分割角點(diǎn)對(duì)的匹配規(guī)則，找出分割線所在的角點(diǎn)對(duì)。
(d)連接分割線所在的角點(diǎn)對(duì)，獲得分割結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，所述步驟(4)包括以下步驟
(A)尋找起始點(diǎn)從上到下、從左至右掃描經(jīng)過所述步驟(3)分割后的圖像，遇到的第一個(gè)對(duì)象點(diǎn)即為跟蹤起點(diǎn)。
(B)用漫水填充算法將該區(qū)域標(biāo)記為背景，記下該區(qū)域的面積，同時(shí)稻米總數(shù)增加1。
(C)重復(fù)所述步驟(A)和(B)，直到整張圖掃描完畢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，所述步驟(5)中，通過以下步驟獲取稻米粒形
(A)對(duì)分割后的圖像進(jìn)行輪廓追蹤，得到一系列封閉區(qū)域，獲取每個(gè)封閉區(qū)域輪廓的外接矩形面積，并記錄外接矩形長(zhǎng)度、寬度和面積；
(B)圖像逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1～3°度后，重復(fù)步驟(A)；對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°后，轉(zhuǎn)入下一步驟；
(C)統(tǒng)計(jì)每次旋轉(zhuǎn)后封閉區(qū)域的矩形面積，獲取封閉區(qū)域的最小外接矩形，記錄最小外接矩形的長(zhǎng)度和寬度；
(D)獲取最小外接矩形的長(zhǎng)寬比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，所述步驟(5)中，通過以下步驟獲取整精米率和碎米率
(A)用鼠標(biāo)手動(dòng)選取一部分完整精米粒，取其平均長(zhǎng)度，記為L(zhǎng)；
(B)記所有稻米目標(biāo)的總面積為S1，整精米面積為S2，遍歷每顆米粒，將當(dāng)前米粒的面積加到S1，當(dāng)前米粒的長(zhǎng)度大于等于L的五分之四時(shí)，S2加上當(dāng)前米粒的面積；
(C)利用下面公式計(jì)算整精米率，碎米率(％)＝1-整精米率(％)
其中，k為按面積大小，分多檔來表示與體積關(guān)系的矯正系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，所述步驟(5)中，利用兩個(gè)閾值將分割后的圖像分割成背景部分、堊白部分和非堊白部分，去除牙胚和雜點(diǎn)的干擾后計(jì)算堊白粒率及堊白度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，通過以下步驟去除牙胚和雜點(diǎn)的干擾
(A)對(duì)分割后的圖像用連通域標(biāo)記法對(duì)堊白部分進(jìn)行追蹤，得到一系列封閉區(qū)域的面積。
(B)對(duì)封閉區(qū)域進(jìn)行判斷，如果封閉區(qū)域面積低于面積限制閾值，則認(rèn)為該區(qū)域?yàn)檠琅呋螂s點(diǎn)，轉(zhuǎn)入步驟(C)進(jìn)行處理；如果封閉區(qū)域面積高于面積限制閾值，則認(rèn)為該區(qū)域?yàn)檎５久讌^(qū)域，轉(zhuǎn)入步驟(D)；
(C)用非堊白部分灰度值對(duì)區(qū)域進(jìn)行填充；
(D)轉(zhuǎn)入步驟(B)，對(duì)下一封閉區(qū)域進(jìn)行判斷，直至所有區(qū)域判斷完畢。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法，其特征在于，通過以下步驟計(jì)算堊白粒率及堊白度
(A)尋找起始點(diǎn)自上而下、從左至右掃描分割后的圖像，遇到的第一個(gè)目標(biāo)對(duì)象點(diǎn)即為跟蹤起始點(diǎn)；
(B)用漫水填充算法將該區(qū)域標(biāo)記為背景開始標(biāo)記時(shí)，Sum1＝Sum1+1，S1＝0；標(biāo)記過程中，如果當(dāng)前點(diǎn)為堊白，則S1＝S1+1；否則，S2＝S2+1；標(biāo)記完成后，當(dāng)S1＞0時(shí)，Sum2＝Sum2+1，S3＝S3+S1；其中，Sum1整個(gè)米樣粒數(shù)；Sum2堊白米粒數(shù)；S1當(dāng)前米粒堊白面積；S2非堊白部分總面積；S3堊白部分總面積。
(C)重復(fù)步驟(A)和(B)，直到整圖掃描完畢，用不同色調(diào)來著色背景、堊白；
(D)按照下面公式計(jì)算堊白粒率和堊白度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)網(wǎng)狀粘連稻米的圖像式自動(dòng)分析方法。該方法首先是在基準(zhǔn)背光亮度等級(jí)下來成像稻米，通過自動(dòng)分割使得網(wǎng)狀粘連稻米分別屬于不同的局部區(qū)域。其次是自動(dòng)分割包括對(duì)胖圓形的粳米采用距離變換和分水嶺變換進(jìn)行分割，以及對(duì)細(xì)長(zhǎng)形的秈米在分水嶺變換后用圓形模板來判出凹角點(diǎn)，根據(jù)凹角點(diǎn)來判定分割線和去除錯(cuò)誤分割線。用不同的色調(diào)著色完整精米、碎米、以及長(zhǎng)度處于臨界區(qū)的米粒，用不同色調(diào)來著色背景、堊白，最終算出籽粒數(shù)，每粒粒長(zhǎng)、粒寬、籽粒長(zhǎng)寬比，以及整精米率、碎米率、堊白度、堊白粒率，并形成分析報(bào)表。本發(fā)明克服了網(wǎng)狀粘連稻米難以自動(dòng)分析的問題，去除了要求分析樣品不粘連擺放的限制。
文檔編號(hào)G01B11/02GK101281112SQ200810061439
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者平 周, 鐘取發(fā) 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)