[发明专利]一种纤维识别分割方法

权利要求书

1.一种纤维识别分割方法，包括如下步骤：

步骤1：读入图像，进行灰度化，用3*3的内核进行降噪，采用Canny算子检测边缘，得到边缘图；

步骤2：对边缘图进行遍历，并进行断开操作，把断开后每条曲线的坐标集合存入曲线集lines中；

步骤3：对曲线集lines中的每条曲线按如下规则进行断开处理：从曲线的第6个点p₅(x₅,y₅)开始依次计算，根据式(2)计算点p₀(x₀,y₀)、p₅(x₅,y₅)、p₁₀(x₁₀,y₁₀)三点所成的夹角A，若A135°，则在p₅处进行断开操作，即将p₀、p₁、p₂、p₃和p₄这五个点从该曲线中去除；重复这一断开处理步骤，直至无曲线可断开为止；

式中，a表示p₀到p₁₀的距离，b表示p₀到p₅的距离，c表示p₅到p₁₀的距离，cos表示余弦函数；

步骤4：设lines＝{c_i|i＝1,2,…,n},c_i＝{pt_ij(x_ij,y_ij)|j＝1,2,…,m_i},c_i表示lines中的第i条曲线，n表示曲线数量，pt_ij表示曲线c_i中的第j个像素点，(x_ij,y_ij)表示pt_ij对应的坐标,m_i表示c_i中的像素点数量；去除lines中的干扰线；

步骤5：对lines中的曲线进行头尾匹配连接，

步骤6：判断lines中的曲线是否属于同根纤维的边缘，把同根纤维轮廓进行轮廓闭合，最后根据闭合轮廓，提取出单根纤维保存；

步骤2具体步骤为：

步骤2.1：查找边缘图中的白色像素点，若找不到，则结束；否则，将找到的白色像素点作为头结点p₁(x₁,y₁)，把p₁存入曲线line中；

步骤2.2：通过p₁点的八邻域找到下一个白色像素点p₂(x₂,y₂)，把p₂加入line中，记录p₂在p₁八邻域中的位置，并根据公式(1)计算k₁₂：

k_ij＝(x_j-x_i)*(y_j-y_i) (1)

式中，k_ij表示像素点p_i(x_i,y_i)和p_j(x_j,y_j)之间的迭代系数；

步骤2.3：根据p₂的八邻域查找下一个白色像素点，若未找到，则转步骤2.4；否则，记找到的白色像素点为p₃(x₃,y₃)，并根据公式(1)计算k₂₃，若k₁₂*k₂₃0，则不再继续寻找像素点，转步骤2.4；否则，令p₁＝p₂，转步骤2.2；

步骤2.4：若line中的像素点数量大于30，则将line加入曲线集lines中；将line中的像素点在边缘图中的像素灰度值设置为零，即变为黑色像素点；清空line；转步骤2.1；

步骤4中去除lines中的干扰线，具体步骤为：

步骤4.1：计算c_i的长度L(c_i)、头斜率hk(c_i)、尾斜率tk(c_i)、头节点坐标和尾节点坐标，其中头斜率hk(c_i)为像素点pt_i0和pt_i10所确定的直线的斜率，尾斜率tk(c_i)为像素点和所确定的直线的斜率，头节点坐标为head(c_i)＝pt_i0，尾节点坐标为

步骤4.2：对每条曲线c_i，寻找满足式(3)的曲线c_k，若找到，则在每条曲线c_i上取等距的v_i个特征点，v_i≥5，将这些特征点依次记为fp_j,j＝1,2,…,v_i，对每个点fp_j作其在曲线c_i上的法线，该法线与曲线c_k的交点记为dp_j，然后计算出点fp_j和点dp_j之间的距离d_j,若所有的d_j均满足d_j＜10，则把每条曲线c_i从集合lines中删去；

|hk(c_k)-hk(c_i)|＜δk≠iL(c_i)L(c_k) (3)

其中，δ表示事先给定的头斜率差距的阈值；

步骤5具体步骤为：

步骤5.1：根据式(4)计算曲线c_i的曲线类型T(c_i)；

式中，headx(c_i)和heady(c_i)分别表示曲线c_i头结点head(c_i)的x和y坐标值，tailx(c_i)和taily(c_i)分别表示曲线c_i尾结点tail(c_i)的x和y坐标值；

步骤5.2：对曲线c_i，找到满足式(5)的候选连接曲线集CD＝{rl_z|z＝1,2,...,w}，其中，rl_z表示CD中第z条曲线，w表示候选连接曲线个数，作曲线c_i在尾节点tail(c_i)处的切线和曲线rl_z在头节点head(rl_z)处的切线，把两条切线所构成的夹角记为B_z，设对应于B_z最小的曲线为rl_k，则将rl_k与曲线c_i进行连接，将连接后得到的新曲线加入曲线集lines中，同时将rl_k和c_i从曲线集lines中删除；重复步骤5.2，直到无曲线可连接；

2.如权利要求1所述的纤维识别分割方法，其特征在于：步骤6具体步骤为：

步骤6.1：对每条曲线c_i，寻找满足式(6)的曲线c_k，若找到，则在曲线c_i上取等距的v_i个特征点，v_i≥5，将这些特征点依次记为fp_j,j＝1,2,…,v_i，对每个点fp_j作其在曲线c_i上的法线，该法线与曲线c_k的交点记为dp_j，然后计算出点fp_j和点dp_j之间的距离d_j,若所有的d_j均满足式(7)，则将把曲线c_i和曲线c_k对应的头节点和尾节点连接起来形成闭合轮廓；

步骤6.2：对闭合轮廓进行掩膜运算，即可提取出对应的单根纤维图像。