改进的Otsu算法在缺陷检测中的应用

针对传统Otsu算法对灰度直方图中仅存在"单峰"的图像难以分割的问题,提出一种分类加权的Otsu分割算法。该方法通过对Otsu算法的两项类间方差进行分析,对每项类间方差以及整体方差分别引入加权系数,并给出了加权系数的自适应选取方式。实验表明,此方法对缺陷灰度值大于平均灰度值,或者缺陷灰度值小于平均灰度值的"单峰"缺陷图像都能实现有效分割。     

一种改进的基于最大类间方差的图像分割方法

在分析最大类间方差阈值图像分割算法原理的基础上,根据实际图像直方图中目标与背景的像素分布特点,提出了一种改进的最大类间方差图像分割算法.该算法充分考虑了图像直方图中目标与背景存在交叉的情况,通过与传统阈值分割算法的实验比较,证明该算法具有分割精度高、效果好、速度快的特点.     

基于二维直方图斜分的最小类内方差阈值分割

本文提出一种新的二维直方图区域斜分方法,导出了基于二维直方图区域斜分的最小类内方差阈值分割快速迭代算法,在实验结果和分析中给出了分割结果和运行时间,并与基于二维直方图直分的Otsu原始算法及其他三种改进算法进行了比较.结果表明本文提出的二维直方图区域斜分方法可以运用于几乎所有的基于二维直方图的阈值分割,使分割后的图像内部区域均匀,边界形状准确,更有稳健的抗噪性.基于区域斜分的最小类内方差阈值分割快速迭代算法的运行时间与二维Otsu原始算法和文献[12]中的改进算法相比减少了4个数量级,约为区域直分Otsu快速递推算法的1/4,不到文献[11]中快速算法的4%.     

基于微分进化的最大类间方差图像分割算法及应用

通过对传统的最大类间方差胶囊图像分割法的研究,提出了一种基于微分进化算法的最大类间方差的图像分割方法,并且成功于应用于基于机器视觉的胶囊检测对象中。该方法利用胶囊图像分割阈值的实数编码序列作为样本个体,选择最大类间方差作为个体的生存适应度评价标准,进行一系列微分进化算法运算后,最终获得胶囊检测图像的理想分割阈值。实验分析结果表明该方法不仅可以达到最大类间方差法的图像分割效果,而且运行效率优于最大类间方差的图像分割方法,可以提高机器视觉中的图像分割质量。     

基于Otsu准则和直线截距直方图的阈值分割

对二维Otsu法中类间离散度测度进行了分析,发现按该算法对被噪声污染图像的二维直方图进行划分时,所得两类的类内均值点容易远离主对角线,因而抗噪声能力不足。针对以上情况,本文提出了一种新算法,该算法基于二维直方图中直线阈值分割的思想,利用像素点的二维信息直接建立阈值直线的截距直方图;然后应用Otsu准则对该一维直方图求解最佳截距阈值,并应用该阈值和二维信息完成图像分割。对提出的算法与传统二维Otsu法进行了比较和分析,结果表明:提出的算法可以有效避免传统算法在抗噪方面的缺陷,当实验图像的噪声方差大于0.003且逐渐增加时,提出的算法抗噪表现稳健;另外,提出的算法计算阈值的速度比基于二维Otsu法的直分法和直线阈值法快2个数量级以上,占用内存空间更少。因而提出的算法是一种抗噪稳健且快速有效的阈值分割算法,更适于实时应用。     

阈值分解下的冷轧极薄带钢表面缺陷分割

为分割具有低对比度和噪声复杂的冷轧极薄带钢缺陷,在二维Otsu分割算法的基础上进行了改进。为了避免在一个很大的二维空间上搜索阈值,分解二维Otsu分割算法的二维直方图,分别在图像像素灰度直方图和像素邻域灰度直方图上进行阈值求解,并将获得的阈值作为最佳分割阈值。为改善分解过程中忽略的边缘和噪声影响,将平衡因子加入到像素邻域灰度分割阈值求解中。最后通过大量实验对二维Otsu分割算法、量子粒子群双阈值分割算法和改进分割算法的分割结果进行对比分析。实验表明,该算法能够快速高效地分割出冷轧极薄带钢表面的各种缺陷。     

一种对ICT复杂图像进行二值化处理的方法

比较、评价了各种经典的图像二值化方法对ICT图像二值化处理的效果。综合分析及实践发现，实验法、大津法不适用于对ICT图像进行二值化分割；而迭代法、边缘检测阈值法、加权边缘检测阈值法对ICT图像二值化分割效果不好。直方图法处理的效果稍好，但它仍将非常接近背景灰度的目标物部分错误划分为背景。提出“背景法”、直方图法与背景法结合的改进方法，可对ICT断层图像进行较理想的二值化分割。     

基于差商的油液监测铁谱图像自适应分割

针对油液监测中铁谱磨粒图像分割阈值难以选取的问题,本文提出一种基于差商的自适应铁谱图像分割算法。首先,将铁谱磨粒灰度图像转换成三维灰度直方图,并对其进行切片分析;然后,引入Newton插值多项式,将不同切片所得的频数作为切片灰度-频数曲线的插值点,基于差商构造第一类可接受函数和第二类可接受函数,结合实验数据确定两类误差,选取同时满足两类误差的最小灰度值作为分割阈值;最后,用本文方法对不同类型的磨粒图像以及添加高斯噪声和椒盐噪声后图像分别进行分割实验,并与经典的迭代阈值法、Otsu算法、最大熵法进行了比较。实验结果表明,本文方法受噪声干扰较小,误检率和漏检率整体优于其他3种算法。对分割所得的磨粒图像进行特征提取,并利用支持向量机进行识别,本文方法对3种故障磨粒识别准确率最高,达到82.86%,虽在运行时间上无明显优势,但综合性能最优,能满足油液监测过程中铁谱图像自适应分割的需求。     

基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测

利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,检测结果的准确性易受光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹等因素的影响。为此,提出了基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测方法。首先,在设计钢轨表面缺陷检测装置的基础上,分析了钢轨图像中不同区域的灰度和梯度特征;然后,基于双边滤波思想设计了背景平滑滤波器,利用局部灰度和梯度变化信息自适应调整不同特征区域的平滑程度,对原图像平滑得到背景图像;最后,将原图像与背景图像差分,通过对差分图像阈值分割并利用连通区域标记法,实现钢轨表面缺陷检测。实验结果表明,该方法可以在凸显图像缺陷部分的同时,有效减弱光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹的影响,对不同轨道环境下的疤痕和裂纹缺陷均取得了较好的检测效果,缺陷漏检率和误检率分别为5.79%和6.84%,具有一定的实用价值。     

几种图像分割阈值选取方法的比较与研究

对几种常用的阈值选取方法进行了理论分析与比较，并以基于面结构光投影法的三维物体形状检测技术研究为背景，从实验角度对类间方差法、一二维最大熵法和模糊阈值分割法等图像阈值分割方法的性能进行了验证。     

全局阈值自适应的高亮金属表面缺陷识别新方法

高反射类零部件在其生产及后期处理过程中,可能会产生划痕、擦伤等表面缺陷,严重影响产品的使用性能和寿命。该类零件表面具有镜面反光特性,易导致检测过程中缺陷目标的漏检、错检。针对这类问题,基于数字图像处理技术,提出一种具备全局阈值自适应调整的高亮表面缺陷识别新方法。首先,构造利用空域和值域信息的滤波方式对原始图像进行处理,保护目标边缘信息;其次,以高斯函数的一阶导数构建Canny最优边缘检测器,结合全局阈值最大类间方差法和形态学图像分割法,完成图像分割以及相应阈值的自适应调整,实现对缺陷目标的识别。实验结果验证了算法的有效性及可靠性,能够在排除高光影响的基础上有效地识别缺陷目标,对高亮金属表面缺陷识别具有重要意义。     

基于背景差分的高铁钢轨表面缺陷图像分割

高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了基于背景差分的钢轨表面缺陷检测算法,主要包括钢轨区域提取、背景建模差分、阈值分割和图像滤波4个步骤,其主要特点是将视频监控中的背景差分法推广到缺陷图像分割领域,同时借助自适应阈值分割和滤波技术,在一定程度上,解决了铁轨表面缺陷分割过程中图像光照变化、反射不均、特征少等不利因素的影响。实验仿真和现场测试结果均表明,该方法对块状缺陷能很好地识别,召回率和准确率分别达96%和80.1%。     

重轨图像增强与边缘提取的关键技术

针对重轨图像两个边缘像素特征不一致,传统边缘算子检测法难以精确提取边缘的问题,提出了一种新的边缘提取方法.该方法利用灰度强对比度拉伸算法对重轨表面和背景进行差异化拉伸增强边缘信息,削弱背景信息.运用最大方差比算法选取增强后图像的最佳阈值实现二值化.最后,运用递归连通域标识法定位边缘像素坐标,完成图像分割.对随机选取的30幅图像进行分析表明:处理后的图像边缘灰度特征明显增强,有效地抑制了表面纹理及虚假边缘.重轨表面像素宽度波动减少到-0.64％～0.34％.离散预处理算法通过遍历寄存器全局数组,减少分割时间至10.165 s.该方法在抗干扰性、准确性及时效性等方面优于传统边缘算子检测法,适用于在线工业检测系统.     

基于粒子群算法的二维Otsu阈值分割法

二维Otsu方法同时考虑了图像的灰度信息和像素间的空间邻域信息,是一种有效的图像分割方法。针对二维Otsu方法计算量大的特点,采用粒子群算法来求解最优二维阈值向量。通过分别用快速递推算法和改进粒子群算法对显微细胞图像的实验表明,后者不仅能得到理想的分割效果,且相较于前者,计算量大大减少,达到了快速分割的目的,有利于提高图像处理的实时性。     

网格布断裂缺陷检测方法的研究

针对传统自动化设备在网格布断裂缺陷检测方面的不足,提出了一种基于机器视觉的网格布断裂缺陷检测方法。首先,获取网格布的高对比度图像,利用中值滤波去掉图像中的噪声,采用Otsu阈值分割算法实现目标和背景的分离。根据网格部分断裂和完全断裂的两种缺陷特点,分别设计针对性算法。网格部分断裂的特点是由背景生成的凸包区域内包含有目标物体,因此采用Blob分析和凸包检测相结合的方式,实现对此种缺陷的检测。当网格完全断裂时,缺陷区域与相近区域的位置信息会发生变化,通过分析网格骨架交点生成的圆形区域内连通区域的数目,可以完成网格完全断裂缺陷的识别。实验结果表明,该方法可以应用于网格布的断裂缺陷检测,缺陷识别率在97%以上,可以满足检测要求。     

基于谱残差视觉显著性的带钢表面缺陷检测

针对带钢表面缺陷检测实时性要求高,采集的图像易受光照环境影响且缺陷特征弱等因素影响,提出一种基于谱残差视觉注意模型的带钢表面缺陷在线检测算法。首先,提出改进同态滤波方法对图像预处理,去除光照不均匀的影响,改善后续的分割结果。然后,构建谱残差视觉注意模型,通过对数频谱曲线差分得到缺陷显著图像。最后,提出加权马氏距离方法对显著图像阈值化增强,并利用连通区域标记法,标记出原带钢图像的缺陷位置。对提出的算法进行了实验验证,结果显示:该算法检测速度快,单幅图像平均检测耗时仅37.6ms,满足带钢在线实时检测要求。在同一缺陷数据库与灰度投影法,多尺度Gabor边缘检测法和隐马尔可夫树模型法进行了性能对比,结果表明:本文算法对带钢常见8类缺陷类型,平均检测率达到了95.3%,且漏检率和误检率较低,有效性高于对比算法。     

基于阈值分割和形态学相结合的金属废料 X 射线图像轮廓提取方法

针对金属废料 X 射线透射图像中废料之间距离较近时图像可能相互粘连,导致不能有效提取单个物料轮廓的问题,提出了一种基于阈值分割和形态学相结合的金属废料 X 射线图像轮廓提取方法。首先分析图像噪声信息分布,利用约束灰度值范围的 Otsu 阈值分割算法获得全局最优阈值对图像进行滤波;然后采用动态阈值分割方法得到二值化图像,在此基础上采取一种改进的形态学处理策略实现对各单物料区域的连通区标记;最后对各连通区进行轮廓提取以获得单个物料区域的轮廓。经实验表明,该方法有效地提高了在物料粘结情况下图像轮廓提取的准确率和成功率。     

一种改进自适应阈值的 Ｃａｎｎｙ算法

针对传统Canny算法在滤波时无差别平滑降噪、边缘信息丢失及模糊的现象,且人工选取梯度高低阈值存在局限性的问题,提出了综合考虑图像位置信息与亮度信息的双边滤波代替传统高斯滤波方法,结合最优化阈值分割法和Otsu法分别计算出图像高低阈值,采用边缘信噪比SNR函数对比验证边缘检测效果。改进后的Canny算法有效提高了边缘完整性,且伪边缘更少,对图像中相对较弱的边缘部分也有良好的提取效果,改进后的算法具有更高的信噪比。采用工业机械臂视觉采集零件边缘为背景,实验结果表明,改进后的Canny算法可以有效保留真实边缘信息,边缘更加连续且完整。