[发明专利]一种碱性电池尾端缺陷检测的快速二次图像分割方法

摘要

本发明公开了一种碱性电池尾端缺陷检测的快速二次图像分割方法，通过创建电池尾端初始图像的矩阵，对电池尾端初始图像的矩阵采用一阶求导运算后得到边缘检测矩阵，在边缘检测矩阵确定电池尾端全局ROI图像的四个边缘点位置后第一次分割出电池尾端全局ROI图像，然后在电池尾端全局ROI图像的基础上进行第二次分割得到电池尾端内圈ROI图像，优点是实现对电池尾端图像的全局ROI区域的准确分割和对全局ROI区域中的内圈ROI区域的准确分割，由此，本发明的快速二次图像分割方法可以应用于电池尾端图像中ROI区域的分割，从而实现图像处理方法在碱性电池尾端的缺陷检测上的应用。

主权项

1.一种碱性电池尾端缺陷检测的快速二次图像分割方法，其特征在于包括如下步骤：①将拍摄到的碱性电池尾端的原始图像的分辨率记为m×n，m表示行数，n表示列数，将该原始图像用矩阵表示为：A_m×n={a_ij|0≤a_ij≤255且a_ij∈N}，其中A_m×n表示原始图像，a_ij表示位于矩阵A_m×n中第i行第j列的元素值，0≤i≤m，0≤j≤n，N为自然数集；②对矩阵A_m×n进行一阶求导，得到对应于矩阵A_m×n的边缘检测矩阵E_m×n，边缘检测矩阵E_m×n的分辨率与矩阵A_m×n相同，边缘检测矩阵E_m×n判定矩阵A_m×n中位于第i行第j列的元素a_ij是否为电池尾端全局ROI图像的边缘点，e_ij为边缘检测矩阵E_m×n中的第i行第j列的元素值；③对矩阵A_m×n进行第一次ROI分割：③-1以边缘检测矩阵E_m×n中行i=1，列j=1的元素e_ij为起点，由上至下逐行扫描，找到第一个e_ij=1的点，该点即为电池尾端全局ROI图像的顶部边缘点，记为P_up（i_u，j_u），其中i_u表示顶部边缘点的行坐标，j_u表示顶部边缘点的列坐标；③-2定义扫描长度为整数N_step，首先以顶部边缘点P_up（i_u，j_u）为参照点，将位于边缘检测矩阵E_m×n中第i_u+1行，第j_u+1列的元素记为生长点P_start(i_s,j_s)，其中i_s=i_u+1，j_s=j_u+1，以P_start(i_s,j_s)为起点，在第i_s行内，扫描N_step区域，直到找到N_step区域内列数最大的e_ij=1的元素为止，将该点标记为新的参照点，并将该点的行坐标和列坐标分别加1后，重新赋值给P_start(i_s,j_s)，随后又从新的P_start(i_s,j_s)开始新一轮的扫描，如此重复执行上述步骤，直到扫描到第[n/2]+Nr行为止，其中[·]表示取整运算，Nr∈N⁺为正整数集合，最后比较所有参照点得到所有参照点中列坐标最大的参照点，该参照点为电池尾端全局ROI图像的最右边缘点，记为P_right（i_r，j_r），其中i_r表示最右边缘点的行坐标，j_r表示最右边缘点的列坐标；③-3按照步骤③-2中相同的方法，由下至上逐行扫描，找到电池尾端全局ROI图像的最底边缘点P_down（i_d，j_d），其中，i_d为最底边缘点的行坐标，j_d为最底边缘点的列坐标，之后再以顺时针方向按照步骤③-2中相同的方法找到电池尾端全局ROI图像的最左边缘点P_left（i_l，j_l），其中i_l为最左边缘点的行坐标，j_l为最左边缘点的列坐标；③-4以P_up（i_u，j_u）、P_left（i_l，j_l）、P_down（i_d，j_d）、P_right（i_r，j_r）这四个点划分出一个外切矩形区域T，该区域的行数为i_d-i_u+1，列数为j_r-j_l+1，从矩阵A_m×n中切割出T区域，记为矩阵其中的行数为m¹=i_d-i_u+1，列数为n¹=j_r-j_l+1，等于矩阵A_m×n中位于第i¹+i_u-1行和第j¹+j_l-1列的相应元素值，0≤i¹≤m¹，0≤j¹≤n¹，上标1为第一次分割标记，即电池尾端全局ROI图像；③-5按照步骤③-4中相同的方法，从E_m×n中切割出T区域，得到对应于的边缘检测矩阵表示中位于第i¹行第j¹列的元素是否为边缘点，其值等于E_m×n中位于第i¹+i_u-1行和第j¹+j_l-1列的相应元素值；④设定一个阈值v_threshold，其中0≤v_threshold≤255，对比和v_threshold的大小，得到一个二值化矩阵：Bm1×n1=bi1j1=0,ri1j1<vthresholdbi1j1=1,ri1j1≥vthreshold,]]>其中与具有同样的行数和列数，的值表示中位于第i¹行第j¹列的元素与阈值v_threshold的大小关系；⑤对二值化矩阵先进行腐蚀运算，再进行膨胀运算，得到新的二值化矩阵Bm1×n1′={b′i1j1|b′i1j1=0or1},]]>其中与具有同样的行数和列数，为经过腐蚀运算和膨胀运算后得到的值，其大小为0或1；⑥扫描找到电池尾端全局ROI图像的四个边缘点并将其修正：⑥-1按照步骤③-1～③-3中相同的方法，对进行扫描，找到中电池尾端全局ROI图像的四个边缘点，四个边缘点分别记为顶部边缘点P'_up（i'_u，j'_u）、最左边缘点P'_left（i'_l，j'_l）、最底边缘点P'_down（i'_d，j'_d）和最右边缘点P'_right（i'_r，j'_r），上标“'”表示这四个边缘点对应于按照③-4中相同的方法，以中的四个边缘点为基准得到的外切矩形区域T1，该T1区域的行数为i'_d-i'_u+1，列数为j'_r-j'_l+1；⑥-2将步骤⑥-1中得到的四个边缘点进行修正：iu′′=min([k-1kiu′]-1,1);]]>id′′=min([1k(m1-id′)]+id′+1,m1);]]>jl′′=min([k-1kjl′]-1,1);]]>jr′′=min([1k(n1-jr′)]+jr′+1,n1);]]>其中min()为取最小值运算，上标“''”为修正标记，k为修正幅度值，用修正后的i''_u，j''_l，i''_d，j''_r按照③-4中相同的方法，计算出修正后的外切矩形区域T2，其修正后的外切矩形区域T2的行数为i''_d-i''_u+1，列数为j''_r-j''_l+1；⑦创建掩码矩阵：Mm1×n1=mi1j1=1,b′i1j1∈Bm1×n1′(iu′′:id′′,jl′′:jr′′)mi1j1=0,b′i1j1∉Bm1×n1′(iu′′:id′′,jl′′:jr′′),]]>与有同样的行数和列数，其中表示位于T2区域内，此时中与对应的元素值为1，反之为0，然后将与做点乘运算，得到临时图像矩阵其中与有相同行列数，的值为点乘运算值；⑧对进行第二次ROI分割：⑧-1取中列数为[n¹/2-n¹/p]到[n¹/2+n¹/p]的所有行，得到竖直过圆心的方形区域，其中p∈N⁺，取中行数为[m¹/2-m¹/p]到[m¹/2+m¹/p]的所有列，得到水平过圆心的方形区域，合并以上两个区域，得到一个过圆心的十字形区域记为Q；⑧-2以的元素为扫描的起点，在Q区域内分别向上下左右四个方向进行扫描，找到Q区域内的最外围四个的边缘点，这四个点记为：P^Q_up（i^Q_u，j^Q_u）、P^Q_right（i^Q_r，j^Q_r）、P^Q_down（i^Q_d，j^Q_d）、P^Q_left（i^Q_l，j^Q_l），其中上标“Q”标识这些边缘点对应于按照③-4中相同的方法，计算出电池尾端内圈的外切矩形区域T3，其行数为列数为从中分割出T3区域，记为其中的行数为m2=idQ-iuQ+1,]]>列数为n2=jrQ-jlQ+1,]]>等于中(i²+i^Q_u-1)行(j²+j^Q_l-1)列的相应元素值，0≤i²≤m²，0≤j²≤n²，上标2为第二次分割标记，即电池尾端内圈ROI图像。