一種蠶繭計(jì)數(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蠶繭計(jì)數(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蠶繭計(jì)數(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會(huì)的生物醫(yī)學(xué)工程、遙感技術(shù)、軍事、通訊、農(nóng)業(yè)及工業(yè)等研究領(lǐng)域，經(jīng)常需要統(tǒng)計(jì)類圓顆粒(比如玉米、大米等農(nóng)作物種子、藥片、鋼材、細(xì)胞等)的數(shù)量來(lái)確定目標(biāo)物的數(shù)量，檢測(cè)目標(biāo)物的質(zhì)量。例如，醫(yī)療診斷上經(jīng)常用測(cè)量人體血液的各類細(xì)胞數(shù)目來(lái)診斷人體的健康狀況；工業(yè)上對(duì)打捆的鋼材計(jì)數(shù)；農(nóng)業(yè)上統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽率及糧食的產(chǎn)量；生絲生產(chǎn)中檢測(cè)緒下蠶繭的數(shù)目、蠶繭的剝繭層率來(lái)確定生產(chǎn)的生絲質(zhì)量等。
[0003]目前的繅絲設(shè)備基本上是采用定纖控制系統(tǒng)的自動(dòng)繅絲機(jī)，根據(jù)生絲規(guī)格要求自動(dòng)控制生絲纖度，但是在生絲纖度的自動(dòng)控制過(guò)程中由于車間溫濕度變化、蠶繭的煮熟程度不同，以及生絲纖度控制機(jī)構(gòu)間的差異等因素會(huì)引起生絲纖度的粗細(xì)變化。生絲纖度的粗細(xì)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法采用定量標(biāo)示的方法進(jìn)行直觀反映，實(shí)驗(yàn)證實(shí)緒下蠶繭平均粒數(shù)與生絲纖度存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以通過(guò)檢查緒下蠶繭粒數(shù)多少來(lái)了解纖度的變化情況，
[0004]以便進(jìn)行實(shí)繅工藝參數(shù)的修正。傳統(tǒng)的生絲生產(chǎn)管理是采用人工定期目測(cè)、手工記錄、計(jì)算的方法，對(duì)每組繅絲設(shè)備緒下蠶繭粒數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，這種方法存在著效率低、工作量大、實(shí)時(shí)效果差的缺點(diǎn)，不利于提高生絲品質(zhì)、減少用工。因此，開發(fā)出能夠快速、準(zhǔn)確的自動(dòng)判別緒下蠶繭粒數(shù)的計(jì)數(shù)系統(tǒng)，不僅能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且還可以實(shí)現(xiàn)生絲纖度控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)修正，提高生絲質(zhì)量。
[0005]公開號(hào)為CN103246920A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種蠶繭自動(dòng)計(jì)數(shù)方法及系統(tǒng)，該方法中通過(guò)對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，判斷目標(biāo)物體區(qū)域，然后根據(jù)目標(biāo)物體區(qū)域的中心進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于可能出現(xiàn)蠶繭粘連的情況，進(jìn)而出現(xiàn)目標(biāo)物體區(qū)域無(wú)法區(qū)分，進(jìn)而導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果不準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種蠶繭計(jì)數(shù)方法。
[0007]一種蠶繭計(jì)數(shù)方法，包括:
[0008](I)采集蠶繭樣本圖像，并對(duì)采集到的蠶繭樣本圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的圖像；
[0009](2)采用自適應(yīng)閾值分割算法確定預(yù)處理后的圖像的最佳閾值，利用該最佳閾值對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行二值化，得到二值化圖像；
[0010](3)對(duì)所述二值化圖像中進(jìn)行連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，將二值化圖像中的目標(biāo)像素點(diǎn)標(biāo)記為若干個(gè)連通區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)各個(gè)連通區(qū)域的面積；
[0011]所述的目標(biāo)像素點(diǎn)為二值化過(guò)程像素值大于最佳閾值的像素點(diǎn)；
[0012](4)根據(jù)其面積計(jì)算各個(gè)區(qū)域的蠶繭個(gè)數(shù)，并以所有連通區(qū)域的蠶繭個(gè)數(shù)之和作為該蠶繭樣本的蠶繭個(gè)數(shù)。
[0013]本發(fā)明在對(duì)采集到的圖像進(jìn)行與預(yù)處理和二值化將背景和蠶繭目標(biāo)分離，確定二值化得到圖像中目標(biāo)像素點(diǎn)，并根據(jù)目標(biāo)像素點(diǎn)的連通進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，將所述二值化圖像中的目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記為若干個(gè)連通區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)各個(gè)連通區(qū)域的面積，根據(jù)面積計(jì)算蠶繭樣本的蠶繭個(gè)數(shù)。
[0014]該方法過(guò)程簡(jiǎn)單，運(yùn)算量小，適用于Android設(shè)備，可利用Android設(shè)備內(nèi)置的攝像頭直接采集蠶繭樣本的圖像，也可以通過(guò)其他設(shè)備獲取蠶繭樣本的圖像，再發(fā)送給Android 設(shè)備。
[0015]所述步驟(I)中對(duì)的預(yù)處理過(guò)程包括依次對(duì)采集到的蠶繭樣本圖像中值濾波、均值漂移和傅里葉變換。
[0016]均值漂移算法對(duì)于蠶繭圖像來(lái)說(shuō)比較合適，實(shí)現(xiàn)了一定的濾波去噪效果，關(guān)鍵是它能夠增加求蠶繭中心、蠶繭邊緣和背景之間的對(duì)比度，這對(duì)于后續(xù)進(jìn)行圖像分割是非常有用的，能夠提高后續(xù)處理的精度。邊界處的端點(diǎn)常常是偽端點(diǎn)，增加了蠶繭中心與邊緣的對(duì)比度，能夠加快圖像分割的處理速度；傅里葉變換能夠增加圖像的亮度，(FFT變換)，本發(fā)明中通常采用快速傅里葉變換，但是由于FFT變換采用蝶形算法，在對(duì)圖像FFT變換前需要進(jìn)行一次中值濾波，提前消除椒鹽噪聲。
[0017]所述步驟(2)包括:
[0018](2-1)以背景點(diǎn)為背景、蠶繭像素點(diǎn)為前景，采用Ostu法確定最佳閾值；
[0019](2-2)令聚類后的圖像中大于最佳閾值的像素點(diǎn)的像素值為255，令聚類后的圖像中小于或等于最佳閾值的像素點(diǎn)的像素值為0，得到二值化圖像。
[0020]所述步驟(2-1)包括如下步驟:
[0021](2-11)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行按行按列、從左到右、從上到下的掃描，獲取最大像素值和最小像素值，以最大像素值與最小像素值和的一半作為初始閾；
[0022](2-12)將預(yù)處理后的圖像中小于初始閾值的所有像素點(diǎn)作為集合A，將大于或等于初始閾值的所有像素點(diǎn)作為集合B ;
[0023](2-13)分別以集合A中所有像素點(diǎn)的平均像素值和集合B中所有像素點(diǎn)的平均像素值作為第一參考值和第二參考值，以第一參考值和第二參考值的平均值為最佳閾值。
[0024]所述步驟(3)通過(guò)以下步驟進(jìn)行連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記:
[0025](3-1)按照從上到下，從左到右的順序第一次遍歷二值化圖像中的所有像素點(diǎn)，若當(dāng)前像素點(diǎn)為目標(biāo)像素點(diǎn)，則掃描當(dāng)前像素點(diǎn)左側(cè)和上側(cè)的2個(gè)4鄰域像素點(diǎn):
[0026]若二者均不是目標(biāo)像素點(diǎn)，則采用新標(biāo)記對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；
[0027]若二者中有一個(gè)為目標(biāo)像素點(diǎn)，則采用二者中目標(biāo)像素點(diǎn)的標(biāo)記對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；
[0028]若二者都為目標(biāo)像素點(diǎn)，且當(dāng)二者的標(biāo)記相同時(shí)，采用該標(biāo)記對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，且當(dāng)二者的標(biāo)記不同時(shí)，采用二者中的任意一個(gè)的標(biāo)記對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，并將對(duì)應(yīng)的兩個(gè)標(biāo)記作為一個(gè)等價(jià)對(duì)；
[0029](3-2)根據(jù)所有的等價(jià)對(duì)，將所有等價(jià)的標(biāo)記歸為一個(gè)等價(jià)組，針對(duì)每一個(gè)等價(jià)組，采用相同的標(biāo)記對(duì)被該等價(jià)組中的標(biāo)記所標(biāo)記的目標(biāo)像素點(diǎn)重新進(jìn)行標(biāo)記，具有相同標(biāo)記的像素點(diǎn)組成一個(gè)連通區(qū)域。
[0030]通過(guò)連通區(qū)域標(biāo)記將二值化圖像中所有的目標(biāo)像素點(diǎn)劃分為若干個(gè)連通的區(qū)域，每個(gè)連通區(qū)域?qū)?yīng)一定數(shù)量的蠶繭。實(shí)際上進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記時(shí)可以采用4連通標(biāo)記法(檢測(cè)4鄰域像素點(diǎn))也可以采用8連通標(biāo)記法(檢測(cè)8鄰域像素點(diǎn))，本發(fā)明中為保證標(biāo)記速度，優(yōu)選4連通標(biāo)記法。
[0031]所述步驟(3)中計(jì)算各個(gè)連通區(qū)域的面積前還包括對(duì)每個(gè)連通區(qū)域進(jìn)行孔洞填充:
[0032]遍歷該連通區(qū)域,若當(dāng)前像素點(diǎn)不是目標(biāo)像素點(diǎn),則將該像素點(diǎn)的像素值設(shè)置為目標(biāo)像素點(diǎn)的像素值。
[0033]各個(gè)連通區(qū)域中可能存在一些非目標(biāo)像素點(diǎn)，該像素點(diǎn)即可認(rèn)為是該連通區(qū)域的孔洞，由于本發(fā)明中各個(gè)連通區(qū)域的面積為該連通區(qū)域中目標(biāo)像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，由于存在孔洞，因此導(dǎo)致得到的連通區(qū)域中目標(biāo)像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)不是蠶繭對(duì)實(shí)際像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，而本發(fā)明中基于各個(gè)連通面積通過(guò)統(tǒng)計(jì)蠶繭個(gè)數(shù)，為保證計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性，本發(fā)中對(duì)連通區(qū)域進(jìn)行孔洞填充。
[0034]所述步驟(4)中根據(jù)公式:
[0035]n = [S/Saver+0.5]
[0036]計(jì)算各個(gè)連通區(qū)域的蠶繭個(gè)數(shù)，其中S為該連通區(qū)域的面積，Saver為單個(gè)蠶繭的基準(zhǔn)面積，[S/Saver+0.5]表示對(duì) S/Saver+0.5 取整。
[0037]傳統(tǒng)輪廓查找的方法會(huì)出現(xiàn)很大的誤差，本方法采用連通區(qū)域計(jì)算出每一個(gè)連通區(qū)域中蠶繭個(gè)數(shù)的總和來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于單個(gè)蠶繭的面積值集中分布在一定的范圍內(nèi)，可以選擇合適的面積大小作為單個(gè)蠶繭的基準(zhǔn)面積，基本不可能出現(xiàn)小于該基準(zhǔn)面積一半的蠶繭。所以本發(fā)明中計(jì)數(shù)時(shí)不統(tǒng)計(jì)面積小于基準(zhǔn)面積一半的連通區(qū)域，即認(rèn)為該連通區(qū)域的蠶繭個(gè)數(shù)為零。對(duì)于多個(gè)蠶繭粘連的情況通過(guò)對(duì)相除結(jié)果加0.5后取整進(jìn)行逼近實(shí)際情況。
[0038]由于不考慮過(guò)小的連通區(qū)域，所述步驟(3)中計(jì)算各個(gè)連通區(qū)域的面積后還根據(jù)各個(gè)連通區(qū)域的面積對(duì)連通區(qū)域標(biāo)記后的二值化圖像進(jìn)行腐蝕:
[0039]去掉面積小于單個(gè)蠶繭的基準(zhǔn)面積的一半的連通區(qū)域的標(biāo)記。
[0040]通過(guò)腐蝕減少連通區(qū)域的個(gè)數(shù)，這樣可以提高減小計(jì)算的個(gè)數(shù)，提高處理速度。因此為提高速度，
[0041]本發(fā)明蠶繭計(jì)數(shù)方法中對(duì)采集到的圖像進(jìn)行與預(yù)處理和二值化將背景和蠶繭目標(biāo)分離，確定二值化得到圖像中目標(biāo)像素點(diǎn)，并根據(jù)目標(biāo)像素點(diǎn)的連通進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，將二值化圖像中的目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記為若干個(gè)連通區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)各個(gè)連通區(qū)域的面積，根據(jù)面積計(jì)算蠶繭樣本的蠶繭個(gè)數(shù)?；谧赃m應(yīng)閾值分割算法對(duì)聚類后的圖像進(jìn)行二值化，大大提高了二值化的精度，進(jìn)而提高了計(jì)數(shù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，且通過(guò)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不需要另外采用圖形分割技術(shù)，就解決了因蠶繭粘連而導(dǎo)致計(jì)數(shù)不準(zhǔn)的問(wèn)題，且方法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，適用于Android設(shè)備，得到手持式蠶繭計(jì)數(shù)設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
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