棉花异性纤维图像分割方法3杨文柱1,2李道亮1魏新华3康玉国4李付堂4(1.中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;2.河北大学数学与计算机学院,保定071002;3.江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室,镇江212013;4.北京中棉机械成套设备有限公司,北京100089)【摘要】通过直方图分析,建立了适用于棉花异性纤维图像的增强模型;提出了改进Otsu法,并对Otsu方法的分割效果进行了深入分析。实验结果表明,所有棉花异性纤维图像的灰度直方图基本都呈单峰特性;所建的增强模型可以显著提高异性纤维目标与皮棉背景之间的对比度;改进Otsu法将最佳阈值的搜索范围从0～255缩减到150～230,使此环节的计算速度提高了2倍多。关键词:棉花异性纤维直方图分析图像分割改进Otsu法:TP391141;S126文献标识码:ATowardImageSegmentationofForeignFibersinLintYangWenzhu1,2LiDaoliang1WeiXinhua3KangYuguo4LiFutang4(1.CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Bei激ng100083,China2.CollegeofMathematicsandComputer,HebeiUniversity,Baoding071002,China3.ProvincialKeyLaboratoryAgriculturalEquipmentandTechnology,激angsuUniversity,Zhen激ang212013,China4.ChinaCottonMachineryEquipmentCo.,Ltd.,Bei激ng100089,China)AbstractIncomputer2vision2basedsystemsfordetectingforeignfibers,anefficientsegmentationmethodisvitalforimprovingthespeedandprecisionofdetection.Animageenhancementmodelwaspresentedbasedonhistogramanalysis,animprovedOtsu’smethodwasproposedforsegmentinggrayimagesofforeignfibers,andthesegmentationresultswereanalyzedindetail.Theresultsindicatethatallhistogramsofgrayimagesofforeignfibersareofsinglepeak,andthecontrastbetweenobjectandbackgroundcanberemarkablyenhancedbytheenhancementmodelpresented.TheOtsu’smethodiseffectiveforimagesofsheetforeignfibers,butdoesnotworkwellforimagesofwirelikeorvilliformfibers,assomebackgroundpixelswithgrayvaluesclosedtothethresholdareeasilysegmentedasobjectpixelsbymistake.Butaftertheimageswereenhanced,thesatisfactorysegmentationresultswereachieved.TheimprovedOtsu’smethodreducedthesearchingrangeforcalculatingoptimalthresholdfrom0～255to150～230.Thecalculatingspeedinthisstagewasimprovedmorethantwice.KeywordsCotton,Foreignfibers,Histogramanalysis,Imagesegmentation,ImprovedOtsu’smethod绳、塑料绳、布条、地膜、染色线等。异性纤维含量虽少,但对棉纺织品的质量影响严重1。通过挑拣的引言棉花中的异性纤维主要包括编织袋丝、毛发、麻方式来降低异性纤维的含量,总是被动和消极的。收稿日期:2008206202修回日期:20082062173国家科技支撑计划资助项目(2006BAD11A1421)作者简介:杨文柱,博士生,河北大学副教授,主要从事机器视觉和数据库研究,E2mail:wenzhuyang@163通讯作者:李道亮,教授,博士生导师,主要从事数字农业技术与农村信息化研究,E2mail:dliangl@cau.edu单位联合开发了一套棉花异性纤维含量检测仪,可以方便、快捷、准确地测定棉花中的异性纤维含量以便给销售的棉花分等定级,并按等级定价,这样就可以促使棉花销售者自觉地防止异性纤维的混入。基于机器视觉的异性纤维识别2与计量是其中的关键技术,本文只讨论异性纤维图像的分割问题。图像分割的方法很多3～7,其中阈值法是一种传统的图像分割方法,因其实现简单、计算量小、性能稳定而成为图像分割中应用较广泛的技术8～10。本文通过对棉花异性纤维图像进行直方图分析,确定异性纤维图像的灰度分布情况,并选择分段增强模型来提高目标与背景之间的对比度;通过对比分析不同的分割方法,选择Otsu法实现图像的分割,并通过改进Otsu计算阈值方法,提高计算速度。图1塑料布的灰度图像及其灰度直方图Fig.1Grayimageofplasticfilmanditshistogram(a)灰度图像(b)灰度直方图材料与方法1111实验材料实验共选择了鸡毛、白纸、带荧光的白色丙纶丝、不带荧光的青灰色丙纶丝、不带荧光的白色...