[发明专利]一种基于图像处理的电缆护套厚度测量方法

摘要

本发明公开了一种基于图像处理的电缆护套厚度测量方法，解决了传统的几何测量方法精度低、误差大、效率低等缺点。本发明首先对采集到的电缆护套切片图像用K近邻均值滤波器进行预处理，而后采用改进的Sobel边缘检测方法，并细化边缘像素点，而后提取出电缆护套的内外轮廓，并采用多项式插值法进行亚像素定位，最后检测出国家标准规定的电缆护套的内外边缘厚度。本发明使得电缆护套的测量具有测量精度高、测量误差低、动态范围大、灵活性好等优点。

主权项

一种基于图像处理的电缆护套厚度测量方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采用K近邻均值滤波器对采集到的图像进行平滑预处理；(2)对预处理后的图像采用改进的Sobel边缘检测：用一个二维的灰度矩阵G来表示一幅经过预处理的M×N大小的图像的灰度值； G = g 11 g 12 · · · g 1 N g 21 g 22 · · · g 2 N · · · · · · · · · · · · g M 1 g M 2 · · · g MN 采用图6所示的8个方向模板对G进行逐点计算，取结果中的最大值作为该点的梯度值，并将该最大值对应模板的方向顺时针转90°，得到了一幅具有方向信息的梯度图像： Y i = T i · G ′ Y max = max ( Y i ) ( i = 0 ~ 7 ) 上式中Ti表示第i个模板，G’为图像G中的一个3×3邻域，Yi为第i个方向上的方向导数的模，Ymax表示3×3邻域中间像素点的梯度幅值；(3)对边缘检测后的图像边缘像素点进行细化，细化步骤为：对于梯度图像中的所有边缘点，在每一点的3×3邻域内，将中心像素的梯度值与沿梯度方向的两个像素梯度值进行比较，若在邻域中心处的幅值比沿梯度方向上的两个相邻点的幅值大，则此点为边缘点，否则，此点为非边缘点，赋值为0，从而得到单像素边缘图像；(4)对单像素边缘图像进行轮廓提取；采用从上而下，从左至右的顺序扫描整个跟踪区域，寻找属于电缆护套内外边缘对象的像素，遇到的第一个对象点即为一个区域的跟踪起点；从区域边界上的跟踪起点出发，逐次搜索下一边界点，找到下一边界点即将它的链码存入链码表，然后将刚才找到的边界点作为当前边界点，并确定新的检测始点链码，进入下一轮边界点的搜索，直至跟踪结束，从而跟踪并提取出电缆护套内外边缘的轮廓；(5)采用多项式插值法亚像素定位；利用已知边缘点的灰度梯度方向近似代替未知的亚像素点的梯度方向，并在此方向上进行二次多项式插值得到边缘的亚像素位置；对于灰度图像中任意点的梯度值用R表示，设R(i，j)为边缘点P0(xi，yi)的灰度梯度的模，R‑1(R(i‑1，j)，R(i，j‑1))和R1(R(i+1，j)，R(i，j+1))分别是在梯度方向上与P0(xi，yi)点相邻的两像素点P‑1、P1的梯度幅值，代入二次多项式插值函数，得到亚像素点的横坐标x和纵坐标y： x = x i + R ( i - 1 , j ) - R ( i + 1 , j ) R ( i - 1 , j ) - 2 R ( i , j ) + R ( i + 1 , j ) × W 2 cos θ y = y i + R ( i , j - 1 ) - R ( i , j + 1 ) R ( i , j - 1 ) - 2 R ( i , j ) + R ( i , j + 1 ) × W 2 sin θ 上两式中，W为相邻像素点到边缘点的距离，θ为梯度方向与X轴正向夹角；(6)根据上述各步骤得到的电缆护套材料的内外边缘的坐标集合，检测出电缆护套的3个最小厚度A、B、C和3个最大厚度D、E、F：设内外边缘的坐标集合分别是X、Y，遍历内边缘集合X中的每个坐标点，求与该坐标点距离最小的Y集合中的坐标点，则该距离为集合X中该点的厚度；遍历外边缘集合Y中的每个坐标点，求与该坐标点距离最小的X集合中的坐标点，则该距离为集合Y中该点的厚度；根据X、Y集合中每个坐标点的厚度找到最小厚度A和最大厚度D；针对A和D所在位置分别向前后移动1/6起点，在1/3范围内搜索并找到该范围内的最小厚度B、C和最大厚度E、F。