[发明专利]纤维宽度精确测量方法

权利要求书

1.纤维宽度精确测量方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)获取电子显微镜拍摄的所述原始纤维图片；

2)对原始纤维图片进行二值化处理，从而初步确定纤维轮廓；

3)对纤维原始图片进行纵向采样，并将采样得到的原始像素数据输入到低通滤波器中，保留低频原始像素数据，并获取低频原始像素数据的特征信号。

4)基于纵向采样数据的特征信号，确定纤维边界；

5)计算采样点的纤维宽度，即纤维上边界和下边界距离；

6)利用K-Means方法对采样点的纤维宽度进行评估，得到纤维的有效采样宽度。

2.根据权利要求1或2所述的纤维宽度精确测量方法，其特征在于：初步确定纤维轮廓的主要步骤如下：

1)对原始纤维图片进行卷积处理，获取原始纤维图片中心像素与相邻像素的关系，并绘制特征图；

2)计算不同特征图中同一位置的差异情况，得到中心像素的梯度变化情况，并绘制纤维梯度图，

3)对特征图进行亮度矫正；

4)根据亮度矫正之后的像素梯度进行二值化处理，得到纤维二值图片；

5)对纤维二值图片进行形态学膨胀和腐蚀，消除纤维轮廓边缘的斑点，得到纤维的轮廓图片。

3.根据权利要求2所述的纤维宽度精确测量方法，其特征在于：对特征图进行亮度矫正的方法为Gamma图片亮度校正方法；

亮度矫正后，像素点亮度O(r,c)如下所示：

式中，I_max为特征图中的最大梯度；I(r,c)为当前像素点对应梯度；γ为设定的校正值。

4.根据权利要求1所述的纤维宽度精确测量方法，其特征在于，确定纤维边界的主要步骤如下：

1)计算低频原始像素数据的特征信号的一阶导数，获取特征信号梯度；

2)确定特征信号梯度中的极大值和极小值，具有最小坐标的采样位置的极小值对应的y轴位置为纤维的上边界，具有最大坐标的采样位置的极小值对应的y轴位置为纤维的下边界；

3)基于纤维边界区分有效采样点和无效采样点，主要步骤如下：

3.1)对采样位置前后进行采样，测量纤维宽度；

3.2)若采样位置x、采样位置x+1和采样位置x-1分析得到的纤维上边界和下边界位于范围区间[y_min，y_max]，则采样位置x为有效采样点，反之，采样位置x为无效采样点；

3.3)判断采样位置x是否在纤维内部，若是，则采样位置x为有效采样点，若否，则采样位置x为无效采样点；

4)若最小采样位置和/或最大采样位置为无效采样点，则删除无效采样点对应的低频原始像素数据的特征信号，并返回步骤1，反之，结束边界确定。

5.根据权利要求4所述的纤维宽度精确测量方法，其特征在于，所述具有最小坐标的采样位置和具有最大坐标的采样位置的像素小于阈值ε。

6.根据权利要求1所述的纤维宽度精确测量方法，其特征在于，评估得到纤维的有效采样宽度的主要步骤如下：

1)对所有采样点对应的纤维宽度进行升序排序，并建立宽度集合W＝[W₁，W₂，…，W_n]；n为纤维宽度总数；

2)计算纤维宽度W_i与所有有效采样宽度的距离H_j，并统计纤维宽度W_i和其余有效采样宽度的距离H_j∈[-k,+k]的数量，从而得到与纤维宽度W_i对应的k临近数量；i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，n-1；

3)确定k临近数量最大的采样宽度W_k-max；

4)查找与采样宽度W_k-max对应采样点临近的所有有效采样宽度，并计算平均值，得到纤维的最终宽度。