基于边缘检测的钢卷尺图像二值化方法.pdf

仪器仪表/检测/监控
现代制造工程( Modern Manufacturing Engineering)
2012年第12期
基于边缘检测的钢卷尺图像二值化方法
赵保亚,魏彩乔
(北华航天工业学院机械工程系,廊坊065000)
摘要:利用机器视觉技术对钢卷尺实现自动检定可提高检定效率和准确度,图像的二值化处理是自动检定系统中的重
要步骤。因此,重点对钢卷尺图像的二值化方法进行研究。针对钢卷尺图像的特点,提出了基于同态滤波和改进的So
bel算子进行边缘检测相结合的新的二值化处理方法,该方法能较好地保留原始图像的边界特征。利用 MATLAB软件
进行仿真,以检验该方法的结果是否正确。
关键词;二值化;钢卷尺;边缘检测;同态滤波; Sobel算子
中图分类号:TP391.4文献标志码:A文章编号:1671-3133(2012)12-0101-04
Binarization method of steel tape based on edge detection
Zhao Baoya, Wei Caiqiao
(Mechanical Engineering Department, North China Institute of Aerospace Engineering
Langfang 065000, Hebei, China)
Abstract: The use of machine vision technology in automatic ification of steel tape can effectively increase the efficiency and
the accuracy. Image binarizing process is important in automatic verification system. The binarization method of steel ta has
been mainly researched, according o he caracteristics of see ape mages, a new binza ion method of steel tape based on h-
momorphic filter ng and edge detection use improved Sobel operator, edges and orders within images can be kept well Simulated
result using MATLAB and the experimental result is also
Key words: binarization; steel tape; edge detection; homomorphic filtering; Sobel operator
0引言
的误差,这种方式自动化、数字化程度低,劳动强度
大。利用计算机视觉技术进行产品的质量检测具有
钢卷尺是一种应用非常广泛的长度计量器具,钢非接触、检测速度快和精度高等优点。由于钢卷尺
卷尺的准确度会直接影响测量的精度,用于贸易结算检定平台是10m长台,利用工业相机移动拍摄标准
的钢卷尺属强制检定计量器具。目前,大多数计量部钢卷尺和待测钢卷尺的整米处的图像,图像质量受
门仍在采用手工操作完成对钢卷尺的检测,在钢卷尺拍摄环境的影响较大,图像曝光不足、过度和光照不
长检合上,用显微镜对比待测钢卷尺和标准钢卷尺均匀的现象均可能出现,并且标准钢卷尺一般采用
*河北省科技厅项目(11213569)
参考文献:
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E-mail: zxmyhj@
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万方数据
2012年第12期
现代制造工程( Modern Manufacturing Engineering)
优质碳素钢带经精密刻划加工而成,在这种情况下,图2所示为将图1利用Osu算法二值化处理后的图
刻线和背景灰度差很小,这给二值化处理带来了困像,标准尺部分图像不清晰,难以进行后续的处理。
难。刻线图像的边缘轮廓特征对于钢卷尺的检定精
度是至关重要的,在背景较复杂或光照不均匀的情
况下,常用的二值化方法难以取得满意的效果。为
了在图像二值化过程中保留图像中目标的几何特
征,本文提出了基于同态滤波和改进的 Sobel算子边
缘检测相结合的新的二值化处理方法,它可有效保留
loud Z L
图像中的目标边界信息。
a)光照不均匀图像
b)曝光过度图像
1常见的二值化方法
图1原始图像
二值化的阈值选取有很多方法,主要有全局國值
法、局部阙值法和动态阈值法。全局阈值法常用的
有平均灰度值法、Otsu算法等。如果钢卷尺图像在
个均匀的光照环境下并且标准钢卷尺和待测钢卷尺
的灰度一致,全局阙值法是一个有效的方法。但是在
大多数情况下,标准尺和待测尺的平均灰度相差较
al)光照不均匀图像
b)曝光过度图像
大,不同厂家生产的待测钢卷尺的背景颜色和刻线颜
色又都不尽相同,单一的静态國值并不能取得很好的
图2利用Osu算法二值化处理后的图像
效果常出现大面积的全黑或全白现象。局部阈值法
3基于同态滤波和分区边缘检测相结合的二
大多数情况下可以优于全局阈值法,常用的局部域值
法有 Bernsen法、Chow和 Kaneko法等,但是这些方法
值化处理方法
却可能造成相邻块之间的不连贯性。动态阈值法就
基于同态滤波和分区边缘检测相结合的二值化
是在同一幅图像中的不同区域采用不同的阈值使图处理方法的基本过程如下。
像二值化,效果好,但是容易产生噪声。
1)图像预处理。在进行边缘检测前,首先使用同
以上方法都没有考虑在二值化过程中保留图像态滤波器对图像进行预处理。
原有的几何特征,而图像中的几何特征在后期的识别
2)边缘检测及二值化。利用改进的 Sobel算子来
中是至关重要的。比如一幅在不均匀光照下的钢卷检测图像中的边缘,并且进行二值化处理。
尺图像,其刻线轮廓可能是模糊的,但还可分辨出来,3.1图像预处理
用边缘检测器还可检测出来,此时用普通的國值法可
图像产生过程中,由于图像是由光的反射形成
能会改变刻线的几何信息。
的,常出现光源在景物上照射不均匀的现象,至使光
2复杂光照下图像二值化面临的问题
照强的部分较亮,光照弱的部分较暗,这对后续的边
缘检测、模式识别等工作会造成较大影响,所以对数
经过对大量钢卷尺图像进行分析可知,图像可分字图像的光照不均匀校正具有重要的意义。
为正常图像、光照不均匀图像、曝光不足和曝光过度
同态滤波增强技术是利用压缩灰度范围和增强
图像,原始图