基于计算机视觉的羊皮轮廓与特征提取的研究

作     者：向成毅 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张锋;胡连华

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 082204[工学-皮革化学与工程] 0802[工学-机械工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：计算机视觉 选择去噪 改进Otsu算法 结构轮廓 特征提取 

摘      要：目前国内多数羊皮制革企业的羊皮清边仍是手工切割为主,工人劳动强度大,工作环境差,企业面临日益严峻的招工、用工困难。近年来,自动化技术和计算机视觉技术在国内皮革行业应用日益广泛。羊皮自动清边可以降低工人劳动强度,缓解企业招工、用工压力,提高羊皮生产加工企业的生产效率。作为整个皮革生产加工的重要环节,研究羊皮自动清边技术,对提高皮革行业自动化水平具有十分重要的意义。羊皮轮廓形态不一,需要清边切割的部位也千差万别,因此,对羊皮进行有效的轮廓提取和切割部位的特征提取是实现羊皮自动清边的前提。本文基于计算机视觉技术对羊皮图像预处理、轮廓提取和切割部位特征提取算法进行研究,主要研究的内容有:(1)羊皮图像预处理算法的研究对传统滤波算法的全局滤波进行了改进,提出了一种像素级的选择去噪算法,根据邻域中值、均值、灰度值之间的距离关系对灰度值进行修正。实验结果表明,改进后的算法有较好的抗噪能力和边缘保护性能。(2)羊皮轮廓提取算法的研究对比研究了基于边缘和基于阈值的图像分割算法,结合羊皮图像特点,提出了羊皮轮廓提取算法。算法通过图像分块优化选取阈值和加速阈值搜寻改进Otsu阈值算法进行图像分割,然后利用形态学闭运算进行缺陷边缘修补连接,最后结合拓扑结构分析的边界轮廓跟踪算法和面积阈值法对目标轮廓进行提取。实验结果表明,羊皮轮廓提取算法能提取较为精确、完整的羊皮轮廓信息,具有良好的抗噪性能;改进的Otsu算法比传统Otsu算法分割速率提高了近160%,减少了近3%的误分割。(3)羊皮特征提取算法的研究研究了基于全局轮廓和结构轮廓的形状描述算法,针对羊皮特征,提出了一种根据几何关系构建结构轮廓,使用几何参数描述算子描述图元和利用阈值模型进行目标图元提取的羊皮特征提取算法。实验结果表明,该算法对羊皮有较强的自适性,可以从轮廓信息中提取出羊皮需要切割的特征信息,数据表明,该算法提取正确率高达80%,同时具有较高的切割精度。(4)工业化应用实验采用工业相机搭建了实验平台,实验结果表明,本文提出的轮廓和特征提取算法通用性和工业化应用的可行性。