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机器视觉检测系统如何辨析黑白图像?

时间:2024-06-06 13:42:00 浏览:510次

在机器视觉技术中有两个重要步骤,分别是物体检测和图像预处理,二者之间通过图像分割进行串联。图像分割通过简化或改变图像的表面形式,让图像更容易被视觉处理软件识别和分析。

关于图像分割,一个简单的例子:菜市场新到了一批猪肉,希望通过机器视觉检测判断它的新鲜程度。机器视觉检测系统在获取图像之后完成预处理,接下来就是将图像中的鲜肉和背景进行区分,提取关键特征进行单独分析才能做出准确判断。

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对于人眼观测,很快就能区分出肉类是否发生霉变,是否可以继续使用,而计算机则需要采用二值化将图像进行分割,二值图像每个像素只有纯黑或纯白两种取值。

因为二值法足够简单,成为很多视觉检测系统的首选,通过二值图像,更好地分析物体的形状和轮廓。我们还可以将二值法看做是一张部分镂空的纸,把我们不感兴趣的区域遮掉,作用跟PS中的遮罩一样,用作原始图像的掩模。完成二值化的方法有很多,其中最常见的是阈值法。

而阈值法是通过选取一个关键数字,作为中间值,大于它就视为全白,小于它就视为全黑。根据阈值选取方式的不同,可以分为全局阈值和局部阈值。

全局阈值

指的是对整个图像中的画面像素判定全部采用同一个像素阈值,以PS为例,在通过PS进行图像操作的过程中,可以看到阈值色阶从1到255的移动过程中,图像变黑的区域越来越多。

在现实条件下,工程师常常会根据图像情况选择一个固定的数字作为全局阈值,如何选取一个合适数值,日本工程师大津展之为这个波谷找到了一个合适的数学表达,并于1979年发表。这个二值化方法称为大津算法。

局部阈值

在现实场景中,通常会出现聚光灯照在一个特定区域,造成图像中一分部高亮但另一部分隐藏在黑暗中的情况。如果想要针对这种图像进行全局阈值,会发现不管数字如何设置,都不能满足全图识别的要求。

其实用局部阈值就能对这个情况进行判定。以人眼为例,判定一个东西颜色深浅时,往往会受到物体周边的颜色影响,这也就是为什么黑人的牙齿看上去更白。

采用局部阈值法的时候是在对图像进行处理前先设定在一个区域内,光照是一致的,然后通过滑窗扫描图像,用中心点内的亮度和周围相邻的区域亮度进行对比。当出现中心点亮度远高于其他相邻区域亮度的情况时,我们将中心点直接标记为白色,如果中心点亮度低于相邻区域,则中心点标记为黑色。局部阈值的应用非常广泛,对在白纸上的黑色字符处理就是典型的局部阈值处理案例,

实际运用中,我们要根据需求选择不同的二值化方法,没有哪个方法是绝对完美的。今天所讲的内容只是图像分割的冰山一角,如何分辨出黑白图像作为视觉检测领域经典问题之一,无数研究员在持续攻关各类难题,越来越多的检测方法被不断提出,除了基于阈值的图像分割方法外,常用的分割方法还可以基于边缘、区域等,在工业生产、智能安防、医疗科研等领域被广泛应用。

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