[发明专利]一种基于激光三维相机的渣片图像分割方法

权利要求书

1.一种基于激光三维相机的渣片图像分割方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：利用激光三维相机渣片拍摄装置获取皮带机上输送的渣片图像；

步骤二：激光三维相机产生的若干个扫描线组成渣片空间信息的一个特征提取单元，将一个特征提取单元的渣片空间信息转化为三维空间矩阵；

步骤三：对三维空间矩阵进行平滑降噪后求取综合高度梯度，分别求取特征提取单元的高度均值和高度梯度均值，利用综合高度梯度、高度均值和高度梯度均值综合判断渣片的属性，根据渣片属性建立渣片二值化图像；

步骤四：对渣片二值化图像分别进行腐蚀和膨胀运算，标记腐蚀后的连通域B1和膨胀后的连通域B2；基于渣片形态学特征分别对连通域B1和连通域B2进行非渣片区域滤除，统计为滤除后的连通域B1'和连通域B2'；

步骤五：获取连通域B1’和连通域B2’的形态特征，基于几何中心距离和渣片形态学特征的综合判断指标，滤除被遮挡渣片，获取未被遮挡的表面渣片分割图像和渣片特征信息；

所述步骤五中综合判断指标的建立方法为：以腐蚀后的连通域B1’为基础，单独计算连通域B1’每个区域与连通域B2’中每个区域的综合评价指标向量M，且综合评价指标值：

C_i＝4πS_i/L_i²

其中，Z₁ix，Z₁iy为连通域B1’的第i个区域的质心坐标，i＝1,2…p；Z₂jx，Z₂jy为连通域B2’的第j个区域的质心坐标，j＝1,2…q；p和q分别为B1’和B2’独立连通域个数；C_i,S_i,L_i分别为连通域B1’的第i个区域的圆度、区域面积、周长；

将p个综合评价指标值M_i组成综合评价指标向量M＝{M₁，M₂，…,M_i,…，M_p}。

2.根据权利要求1所述的基于激光三维相机的渣片图像分割方法，其特征在于，所述激光三维相机渣片拍摄装置包括激光三维相机(4)和拍摄支架(2)，拍摄支架(2)固定在运送渣片的皮带机(1)的正上方，激光三维相机(4)固定在拍摄支架(2)上，激光三维相机(4)上方设有相机保护罩。

3.根据权利要求2所述的基于激光三维相机的渣片图像分割方法，其特征在于，所述激光三维相机(4)与旋转编码器相连接，激光三维相机的拍摄帧率由旋转编码器的脉冲控制，激光三维相机(4)根据旋转编码器产生的脉冲产生相应的扫描线。

4.根据权利要求1所述的基于激光三维相机的渣片图像分割方法，其特征在于，所述三维空间矩阵为A1＝[x,y,Z(x,y)]，其中，x为渣片图像中某一点的行坐标，y为列坐标，Z(x,y)为这个坐标点的高度值；所述综合高度梯度G包括按x方向进行平滑降噪后求取的高度梯度G_x和按y方向进行平滑降噪后求取的高度梯度G_y，且平滑降噪的方法包含但不限于滑动平均或中值滤波。

5.根据权利要求4所述的基于激光三维相机的渣片图像分割方法，其特征在于，所述渣片属性的判断方法为：当三维空间矩阵为A1中的某一点(x,y)同时满足Z(x，y)k1*ZmeanG(x,y)k2*Gmean，此点为渣片，属性为1；否则属性为0；其中，k1和k2为可调参数，Zmean为高度均值和Gmean为高度梯度均值，G(x,y)代表坐标点(x,y)处的梯度值。