對(duì)外來(lái)物體碎片的識(shí)別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種對(duì)外來(lái)物體碎片的識(shí)別方法和系統(tǒng)，是基于在一個(gè)參考時(shí)間點(diǎn)和后來(lái)的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)樣品圖像中邊緣的比較，通過(guò)補(bǔ)償照相機(jī)和樣品間的位移，來(lái)提高識(shí)別外來(lái)物體碎片的成功幾率，補(bǔ)償?shù)姆椒òǚ艑捦鈦?lái)物體碎片邊緣和侵蝕圖像數(shù)據(jù)，還包括放寬外來(lái)物體碎片的邊緣特征。
【專(zhuān)利說(shuō)明】對(duì)外來(lái)物體碎片的識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于圖像中外來(lái)事物的識(shí)別，尤其是基于識(shí)別樣品圖像中的邊緣來(lái)識(shí)別被檢測(cè)樣品中的外來(lái)物體碎片。
【背景技術(shù)】
[0002]如本發(fā)明中所述的，外來(lái)物體碎片(FOD)指的是在被檢測(cè)樣品上可能導(dǎo)致其損壞的外來(lái)碎片或者其他外來(lái)物體。圖1展示了一個(gè)在貝爾222U直升機(jī)的萊康明渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)引擎上的可以認(rèn)為是外來(lái)物體碎片的小物體所造成的損壞(參見(jiàn)http://en.wikipedia.0rg/wiki/Foreign_object_damage)0這種類(lèi)似的外來(lái)物體碎片對(duì)航空業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了一個(gè)嚴(yán)重的阻礙。這種外來(lái)物碎片包括在制造或者維護(hù)后留在機(jī)器或者系統(tǒng)(如飛機(jī))中的工具，這些遺留物會(huì)與控制電纜糾纏在一起，阻礙物體移動(dòng)，使電路短路，或者影響飛行的安全性。在一般的制造業(yè)領(lǐng)域中，外來(lái)物體碎片也可以包括一個(gè)特定元件在大規(guī)模生產(chǎn)中的缺陷，這些缺陷(例如物體表面或邊緣的損傷，或者是物體表面黏貼的碎片，或者物體表面的洞、劃痕)可以引起制造出的原件具有缺陷，影響使用。
[0003]人為地去檢查待檢測(cè)物體上(例如包裝、處理、航運(yùn)、存儲(chǔ)箱)，有可能影響使用的刻痕、凹痕、劃痕、孔洞、擦傷、燒傷，是一個(gè)昂貴并且涉及大量人力勞動(dòng)的操作。因?yàn)橛椭?、防腐劑、腐蝕產(chǎn)物、焊渣、以及其他污垢和其他材料，如灰塵、污垢、碎片、金屬屑或外來(lái)的物品的殘留只有一定概率出現(xiàn)在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的制造或維護(hù)的任何一個(gè)步驟中，可靠地識(shí)別在不同物體中的外來(lái)碎片還是一個(gè)有待解決的重要問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的方案提供檢測(cè)出樣品中外來(lái)碎片的方法，這個(gè)方法包括獲得(使用一個(gè)成像系統(tǒng))，用來(lái)表示參考樣品的圖像數(shù)據(jù)。這個(gè)方法還包括產(chǎn)生一個(gè)參考樣品邊緣的圖像，這個(gè)圖像基于(i)水平方向上圖像的亮度函數(shù)的梯度值，(ii)垂直方向上圖像的亮度函數(shù)的梯度值。這個(gè)方法還可以包括將參考樣品圖形轉(zhuǎn)化為一個(gè)單一背景下包含樣品邊緣的二進(jìn)制圖像。這個(gè)方法也包括形成一個(gè)包含待檢測(cè)樣品邊緣信息的圖像，這個(gè)圖像基于(i)水平方向上圖像的亮度函數(shù)梯度值Qi)垂直方向上圖像的亮度函數(shù)梯度值。這個(gè)方法還包括(a)基于參考樣品和待檢測(cè)樣品的二進(jìn)制圖像，(b)確定待檢測(cè)樣品上是否有外來(lái)物體碎片。在檢測(cè)過(guò)程中，待檢測(cè)樣品相對(duì)成像系統(tǒng)的位置可能與參考樣品相對(duì)成像系統(tǒng)有一定位移，這個(gè)位移必須通過(guò)用預(yù)先設(shè)定的閾值來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0005]在一個(gè)相關(guān)的方案中，這個(gè)方法還包括通過(guò)將代表參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像矩陣和一個(gè)特定矩陣進(jìn)行二維卷積來(lái)放寬參考樣品圖像中的邊緣這一步驟和過(guò)濾識(shí)別出的外來(lái)物體碎片大小。在一個(gè)具體的方案中，將參考樣品圖像轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制圖像的步驟為將參考樣品圖像中代表邊緣的像素值賦為0，其他像素值賦為I。
[0006]本發(fā)明的方案提供檢測(cè)出樣品中外來(lái)碎片的方法，這個(gè)方法包括使用一個(gè)成像系統(tǒng)來(lái)獲得表示參考樣品的圖像數(shù)據(jù)，并以此來(lái)得出參考樣品圖像的亮度函數(shù)梯度值圖像。在亮度函數(shù)梯度值圖像中，每一個(gè)像素的值由二維方向的亮度梯度值獲得。這個(gè)方法還包括基于亮度函數(shù)梯度值來(lái)確定圖像中參考樣品邊緣的位置。另外，這個(gè)方法通過(guò)(i)給參考樣品亮度函數(shù)梯度值圖像中邊緣像素分配一個(gè)數(shù)值，(ii)給其他像素分配另一個(gè)數(shù)值來(lái)形成一個(gè)二進(jìn)制圖像。這個(gè)方法進(jìn)一步包括通過(guò)對(duì)參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像取反得到一個(gè)反轉(zhuǎn)的參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像的步驟和形成展示待檢測(cè)樣品邊緣的待檢測(cè)樣品圖像的一個(gè)步驟。這個(gè)形成的過(guò)程是基于利用成像系統(tǒng)取得待檢測(cè)樣品的圖像，并計(jì)算其亮度函數(shù)梯度值圖像。進(jìn)一步，這個(gè)方法還包括結(jié)合參考樣品邊緣的翻轉(zhuǎn)二進(jìn)制圖像和待檢測(cè)樣品的二維亮度函數(shù)梯度值圖像來(lái)消除參考樣品圖像和待檢測(cè)樣品圖像中共有的邊緣數(shù)據(jù)來(lái)形成一個(gè)對(duì)比圖像。
[0007]在一個(gè)其他相關(guān)的方案中，這個(gè)方法可以進(jìn)一步包括以下步驟中至少一個(gè)，(?)在對(duì)比圖像上應(yīng)用一個(gè)低通濾波器來(lái)形成濾除高頻噪聲的的低頻圖像，(ii)通過(guò)對(duì)比低頻圖像中每一個(gè)像素的值與一個(gè)特定的閾值把低頻的圖像轉(zhuǎn)為一個(gè)二進(jìn)制圖像，(iii)將二進(jìn)制圖像和一個(gè)侵蝕矩陣進(jìn)行二維卷積運(yùn)算，(iv)通過(guò)將二進(jìn)制圖像和一個(gè)單位矩陣卷積來(lái)放寬參考樣品二進(jìn)制邊緣圖像中的邊緣。外來(lái)物體碎片的邊緣從一個(gè)經(jīng)過(guò)位移補(bǔ)償?shù)膶?duì)比圖像中獲得，當(dāng)外來(lái)物體碎片的尺寸(基于外來(lái)碎片的邊緣計(jì)算得到)超出預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時(shí)，被識(shí)別出的外來(lái)物體碎片可以被忽視。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)特定的方案中，處理參考樣品圖像數(shù)據(jù)的步驟可能包括識(shí)別參考樣品亮度函數(shù)梯度值圖像中超過(guò)圖像平均值的像素。方案中計(jì)算參考樣品圖像邊緣可以通過(guò)計(jì)算參考樣品灰度圖像的亮度函數(shù)梯度值來(lái)獲得。方案中參考樣品邊緣的反轉(zhuǎn)二進(jìn)制圖像還可以通過(guò)反轉(zhuǎn)放寬邊緣的參考樣品二進(jìn)制圖像獲得。
[0009]本發(fā)明的方案提供檢測(cè)出樣品中外來(lái)碎片的方法，這個(gè)方法包括獲得(使用一個(gè)成像系統(tǒng))，用來(lái)表示參考樣品的圖像數(shù)據(jù)。這個(gè)方法還包括產(chǎn)生一個(gè)參考樣品邊緣的圖像，這個(gè)圖像基于⑴水平方向上圖像的亮度函數(shù)的梯度值(ii)垂直方向上圖像的亮度函數(shù)的梯度值。這個(gè)方法還可以包括將參考樣品圖形轉(zhuǎn)化為一個(gè)單一背景下包含樣品邊緣的二進(jìn)制圖像。這個(gè)方法也包括形成一個(gè)包含待檢測(cè)樣品邊緣信息的圖像，這個(gè)圖像基于(i)水平方向上圖像的亮度函數(shù)梯 度值Qi)垂直方向上圖像的亮度函數(shù)梯度值。這個(gè)方法還包括(a)基于參考樣品和待檢測(cè)樣品的二進(jìn)制圖像，(b)確定待檢測(cè)樣品上是否有外來(lái)物體碎片。在檢測(cè)過(guò)程中，待檢測(cè)樣品相對(duì)成像系統(tǒng)的位置可能與參考樣品相對(duì)成像系統(tǒng)有一定位移，這個(gè)位移必須通過(guò)用預(yù)先設(shè)定的閾值來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0010]在一個(gè)相關(guān)的方案中，這個(gè)方法還包括通過(guò)將參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像和一個(gè)特定矩陣進(jìn)行二維卷積來(lái)放寬參考樣品的邊緣。在一個(gè)具體的方案中，將參考樣品亮度函數(shù)的梯度值圖像轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制圖像的步驟包括分配O到代表參考樣品邊緣的像素，和I到其他像素點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是一個(gè)常見(jiàn)的外來(lái)物體碎片的圖像；
[0012]圖2是本發(fā)明的識(shí)別系統(tǒng)圖；
[0013]圖3是本發(fā)明的識(shí)別方法的優(yōu)選方案的步驟圖；
[0014]圖4是本發(fā)明的識(shí)別方法的優(yōu)選方案的細(xì)節(jié)步驟流程圖；[0015]圖5是本發(fā)明的識(shí)別方法的優(yōu)選方案的另外的細(xì)節(jié)步驟流程圖；
[0016]圖6是本發(fā)明的識(shí)別方法的優(yōu)選方案的另外的細(xì)節(jié)步驟流程圖；
[0017]圖7A和7B是參考樣品和待檢測(cè)樣品的圖像(待檢測(cè)樣品具有外來(lái)碎片)；
[0018]圖7C和7D是與圖7A和7B中圖像相關(guān)的灰度圖像；
[0019]圖7E和7F是參考樣品和待檢測(cè)樣品的圖像，展示了樣品上亮度函數(shù)的梯度值的二維分布；
[0020]圖8展示了參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像；
[0021]圖9展示了根據(jù)本發(fā)明的識(shí)別方法對(duì)圖8中二進(jìn)制邊緣圖像放寬邊緣的結(jié)果；
[0022]圖10展示了圖9中的反轉(zhuǎn)的二進(jìn)制邊緣圖像；
[0023]圖11展示了在一個(gè)單一的背景上待檢測(cè)樣品的邊緣特征；
[0024]圖12展不了移除了圖11中聞?lì)l噪聲的圖像；
[0025]圖13展示了根據(jù)本發(fā)明中的識(shí)別方法對(duì)待檢測(cè)樣品圖像中外來(lái)碎片的識(shí)別，其中包括了位移補(bǔ)償；
[0026]圖14A和14B提供了成像系統(tǒng)得到的參考樣品和待檢測(cè)樣品的圖像案例，其中待檢測(cè)樣品包含一個(gè)外來(lái)碎片；
[0027]圖15A和15B是對(duì)應(yīng)于圖14A和14B圖像的灰度圖；
[0028]圖16是根據(jù)本發(fā)明的識(shí)別方法識(shí)別圖14A參考樣品的邊緣特征的圖像；
[0029]圖17是圖16中圖像的二進(jìn)制圖像；
[0030]圖18是根據(jù)本發(fā)明的識(shí)別方法對(duì)圖17中二進(jìn)制邊緣圖像放寬邊緣的結(jié)果；
[0031]圖19代表圖14A參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像得到的反轉(zhuǎn)二進(jìn)制圖像；
[0032]圖20是根據(jù)本發(fā)明的識(shí)別方法識(shí)別圖14B的待檢測(cè)樣品的邊緣特征的圖像；
[0033]圖21是通過(guò)采用本發(fā)明的識(shí)別方法的邊緣消除來(lái)識(shí)別圖20中的外來(lái)物體碎片；
[0034]圖22是圖21的圖像，其中移除了高頻噪聲；
[0035]圖23是圖22根據(jù)本發(fā)明的識(shí)別方法的低頻圖像的二進(jìn)制圖像；
[0036]圖24是識(shí)別圖14B中的外來(lái)碎片，其中包括了位移補(bǔ)償。
【具體實(shí)施方式】
[0037]使用光學(xué)辦法來(lái)識(shí)別外來(lái)物體碎片事實(shí)上是很有挑戰(zhàn)性的，比如成像系統(tǒng)(例如一個(gè)攝像機(jī))和一個(gè)物體樣片之間的位置可能被抬高或者旋轉(zhuǎn)，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致在一系列的圖像中被錯(cuò)誤的探測(cè)外來(lái)物體碎片。同樣地，識(shí)別外來(lái)碎片的算法對(duì)系統(tǒng)光照情況和陰影有時(shí)候是敏感的。例如，如果算法中的圖像是在環(huán)境照明的狀況下獲得的，由于環(huán)境照明的改變是不可預(yù)見(jiàn)的，這樣不利于識(shí)別外來(lái)碎片。
[0038]本發(fā)明的方案提供了一個(gè)可靠的識(shí)別外來(lái)碎片的方法。這個(gè)方法通過(guò)對(duì)比在一個(gè)相關(guān)時(shí)間點(diǎn)的不含外來(lái)碎片的參考樣品圖像和待檢測(cè)樣品圖像來(lái)判定被識(shí)別出的外來(lái)物體碎片是噪聲還是需要進(jìn)一步處理的真實(shí)的外來(lái)物體碎片(已到達(dá)持續(xù)的安全的操作)。為了達(dá)到這個(gè)目的，本發(fā)明的方法采用一個(gè)合適的照明狀況(例如，由選定的人工光源發(fā)出的紅外光照明，光和熱都是穩(wěn)定的)。本發(fā)明的方法包含計(jì)算參考樣品圖像的所有邊緣(例如在一個(gè)參考時(shí)間點(diǎn)得到的樣品的圖像)，和在之后的時(shí)間點(diǎn)的待檢測(cè)樣品圖像的邊緣。消除待檢測(cè)樣品圖像中和參考樣品圖像中的共同邊緣以及之后的數(shù)據(jù)處理確保檢測(cè)樣品中的噪點(diǎn)不會(huì)影響外來(lái)物體碎片的判斷和被誤認(rèn)為外來(lái)物體碎片。最后判斷通過(guò)侵蝕過(guò)程的分割后的對(duì)比圖像中的外來(lái)物體碎片尺寸是否在用戶(hù)感興趣的范圍內(nèi)。這套算法可以用于機(jī)器視覺(jué)和醫(yī)學(xué)圖像等等。
[0039]這個(gè)詳細(xì)描述中用到的“一個(gè)方案”，“一個(gè)相關(guān)的方案”或相似的語(yǔ)言是指包括在本發(fā)明的至少一個(gè)方案中的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性。因此，這些語(yǔ)句的出現(xiàn)指的都是本發(fā)明。需要指出的是，本發(fā)明披露的任何部分都不能單獨(dú)提供本發(fā)明的完整的所有特性。
[0040]另外，下面的論述結(jié)合圖像可以描述本發(fā)明的特征。其中的數(shù)字代表相同或相似的元素。在圖片中，結(jié)構(gòu)性的元素一般不按比例放大，出于強(qiáng)調(diào)和理解的目的，一些特定元素會(huì)被放大。任何一個(gè)單獨(dú)的圖像都不可以解釋本發(fā)明的所有特性和細(xì)節(jié)。除非描述內(nèi)容的需要，不然圖片中的細(xì)節(jié)和特征可以被采用。在其他的例子中，為了避免模糊本發(fā)明方案中的概念，已知的結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)、材料或者操作可能沒(méi)有在一個(gè)特定的圖片中被展示出來(lái)。
[0041]如果在發(fā)明中包含原理流程圖，其邏輯流程順序和步驟是本方法中一個(gè)實(shí)施方案。其他步驟和方法在功能、邏輯上可能等同于本方法的一個(gè)，多個(gè)步驟或者部分。另外，在解釋本方法中邏輯步驟使用的格式和符號(hào)不局限于本方法的范圍。即使原理流程圖中使用了許多不同的箭頭類(lèi)型和直線(xiàn)類(lèi)型，它們的意義也不局限在相關(guān)方法的范圍中。例如，一個(gè)箭頭可以表示本發(fā)明描述的方法中列出的兩個(gè)步驟之間未知的等待或者是監(jiān)視時(shí)間。不失一般性的說(shuō)，每個(gè)步驟的順序可能不嚴(yán)格遵循所展示的步驟順序。
[0042]圖2展示了根據(jù)當(dāng)前發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案圖像系統(tǒng)200獲得被測(cè)試的樣品202圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)例子。這里，圖形系統(tǒng)200最好包括穩(wěn)定的光源(例如紅外線(xiàn)燈)208，可以被用來(lái)照明被測(cè)試的樣品202，來(lái)獲得穩(wěn)定的光源狀況。圖形系統(tǒng)202還包括一個(gè)(光學(xué))探測(cè)單元210，例如一個(gè)攝像機(jī)，一個(gè)編程處理器220來(lái)控制圖像采集和處理取得的圖像數(shù)據(jù)，以及在一個(gè)顯示設(shè)備230上顯示樣品202的圖像(這里顯示設(shè)備包括任何提供圖像輸出的設(shè)備；例如一個(gè)監(jiān)視器或一個(gè)打印機(jī))。處理器220可以由一個(gè)或多個(gè)微型處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，專(zhuān)用集成電路(ASIC)，可編程門(mén)陣列(FPGA)，或其他等效集成或離散邏輯電路組成。系統(tǒng)通過(guò)多一個(gè)輸入/輸出(I/O)設(shè)備(沒(méi)有展示出來(lái))來(lái)取得外部用戶(hù)信息或者輸出系統(tǒng)信息。這個(gè)輸入/輸出設(shè)備可以被使用來(lái)調(diào)整本算法中使用相關(guān)的閾值參數(shù)。當(dāng)啟動(dòng)系統(tǒng)200時(shí)，系統(tǒng)需要配置器各個(gè)部分和連接到這個(gè)系統(tǒng)的外圍設(shè)備。當(dāng)采用無(wú)線(xiàn)實(shí)施方案是，照相機(jī)210可以裝備一個(gè)特殊的子系統(tǒng)來(lái)于處理器220通過(guò)無(wú)線(xiàn)電頻率(RF)來(lái)交換數(shù)據(jù)。
[0043]存儲(chǔ)器258可以用來(lái)提供來(lái)儲(chǔ)存處理器220的指令和儲(chǔ)存由成像系統(tǒng)獲得的圖像數(shù)據(jù)和處理后的圖像像數(shù)據(jù)。例如，存儲(chǔ)器258可以被用來(lái)儲(chǔ)存程序，算法用到的不同參數(shù)和閾值。關(guān)于系統(tǒng)200的其他信息也可以?xún)?chǔ)存在儲(chǔ)存器258中。儲(chǔ)存器258可以包括任何形式計(jì)算機(jī)可讀媒介，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(R0M)，可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或EEPR0M)，閃存或這些存儲(chǔ)器的結(jié)合。電源262位系統(tǒng)200的各個(gè)部分提供電源。電源262可以包括一個(gè)可充電或者不可充電的電池或者一個(gè)隔離的電路來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)運(yùn)行所需的電壓。
[0044]圖3-6中進(jìn)一步討論了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。
[0045]如圖3所示，步驟310用于初始化識(shí)別在樣品上的外來(lái)物品碎片的過(guò)程。在步驟310中，相機(jī)在預(yù)先設(shè)定好的光照條件下獲得參考樣品的圖像(此時(shí)是否存在外來(lái)碎片尚不明確)，參考樣品的圖像被圖2中處理器220轉(zhuǎn)化為參考樣品的亮度函數(shù)的梯度值圖像。
[0046]步驟320使用此圖像(指的是參考樣品的亮度函數(shù)梯度圖像)，來(lái)確定參考樣品圖像中用來(lái)表示邊緣的像素。步驟330用于產(chǎn)生一個(gè)表示參考樣品圖像中邊緣的二進(jìn)制圖像。
[0047]本發(fā)明的方法還包括在另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的樣品圖像(在獲取參考樣品圖像后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn))。步驟340所成的樣品圖像指的是可能包含外來(lái)物體碎片的待檢測(cè)樣品。步驟350利用與步驟320相似的方法識(shí)別待檢測(cè)樣品圖像中的邊緣。
[0048]圖4詳細(xì)的描述了關(guān)于圖3中的步驟310到330以及步驟340和350可選擇的子步驟。
[0049]在一個(gè)具體實(shí)施方案中，步驟310A、340A使用圖2中的探測(cè)單元210取得每像素有24比特紅黃藍(lán)信息的VGA分辨率的參考樣品圖像和待檢測(cè)樣品圖像，如圖7A和7B。
[0050]這種參考的圖像(也可稱(chēng)為背景圖像)和/或待檢測(cè)樣品圖像可能在尺寸上太大，不能直接儲(chǔ)存在圖像處理單元中。在這個(gè)案例中，圖像存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器258中。因?yàn)樵谕獠看鎯?chǔ)器設(shè)備258中寫(xiě)入圖像數(shù)據(jù)比存儲(chǔ)圖像在圖像處理單元220中需要更多的時(shí)鐘周期，由于時(shí)間上的限制，無(wú)法直接向外部存儲(chǔ)空間寫(xiě)入圖像數(shù)據(jù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在圖像處理單元中的兩個(gè)內(nèi)置的存儲(chǔ)器被使用來(lái)緩沖圖像數(shù)據(jù)。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，內(nèi)置存儲(chǔ)空間的寬度是16比特，深度為640。在探測(cè)單元210中CXD圖像傳感器芯片逐行(在像素的基礎(chǔ)上)傳遞圖像數(shù)據(jù)，使得圖像處理單元220可以將圖像中數(shù)據(jù)一行存儲(chǔ)到一個(gè)內(nèi)置的存儲(chǔ)空間中，將另一個(gè)內(nèi)置存儲(chǔ)器中的之前一行圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到外部存儲(chǔ)器258中。完成存儲(chǔ)前一行圖像數(shù)據(jù)之后，內(nèi)部存儲(chǔ)器的圖像數(shù)據(jù)就失效了。當(dāng)下一行圖像數(shù)據(jù)達(dá)到時(shí)，圖像處理單元220將它存儲(chǔ)在具有過(guò)期數(shù)據(jù)的內(nèi)置存儲(chǔ)器中，將沒(méi)儲(chǔ)存的成像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到外置存儲(chǔ)設(shè)備258中。
[0051]通過(guò)探測(cè)單元210獲得的原始圖像數(shù)據(jù)包括三個(gè)通道的顏色信息(紅色、綠色和藍(lán)色)。然而，圖像中的顏色信息并不一定有利于圖像中邊緣的識(shí)別。并且探測(cè)器單元210得到的樣品圖像的顏色可能會(huì)被環(huán)境光線(xiàn)或照相機(jī)的設(shè)置所影響。因此，在一個(gè)方案中，最好消除圖像數(shù)據(jù)的顏色內(nèi)容來(lái)對(duì)圖像作進(jìn)一步的處理。例如，紅R、綠G、藍(lán)B通道的數(shù)據(jù)分別與不同的因子相乘，然后相加得到一個(gè)灰度成像圖:
[0052]灰度值=因子1*R+因子2*G+因子3*B ;
[0053]圖7A和7B的圖像被轉(zhuǎn)化成如圖7C和7D所示的灰度圖像。
[0054]將圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖之后，系統(tǒng)200中的圖像的每個(gè)像素可以通過(guò)8比特的灰度數(shù)值來(lái)表示。這有利于減少算法的復(fù)雜度和之后的運(yùn)算時(shí)間。這樣的圖像數(shù)據(jù)處理也可以應(yīng)用到代表參考樣品和待檢測(cè)樣品的圖像數(shù)據(jù)中。
[0055]再回到圖3和圖4中的步驟310和340，除了將參考樣品圖像和待檢測(cè)樣品圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，還包括步驟310C、340C，將圖像與一個(gè)特定的矩陣進(jìn)行二維卷積，來(lái)找到給定的圖像中的樣品邊緣。
[0056]這里，不管給定的圖像是否被轉(zhuǎn)化為一個(gè)灰度圖，也不管是否直接用彩色的圖像來(lái)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理，由于光線(xiàn)的改變和不同的反射，樣品仍然可能具有不同的灰度數(shù)值。然而，不管光線(xiàn)狀況的改變，樣品圖像中的邊緣特征仍保持不變。外來(lái)碎片的識(shí)別是通過(guò)比較參考樣品圖像和檢測(cè)樣品圖像中的邊緣實(shí)現(xiàn)的。[0057]在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，樣品圖像中的邊緣可以通過(guò)計(jì)算樣品圖像上每個(gè)像素的梯度向量的模來(lái)獲得。圖像中每個(gè)像素的梯度值展示了每個(gè)像素上亮度的變化率。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，如步驟310C和340C所示，通過(guò)將樣品圖像和兩個(gè)特定的算子或是濾波器分別進(jìn)行二維卷積分別得到兩幅為樣品圖像亮度函數(shù)一維梯度值的圖像。例如，如果算子S被用來(lái)在一個(gè)方向上進(jìn)行卷積(例如在給定圖像的X軸方向)，之后再另一個(gè)方向在做二維卷積(例如I軸)。之后當(dāng)處理參考樣品和待檢測(cè)樣品的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，步驟310D和340D將兩個(gè)一維的梯度圖像結(jié)合在一起(例如將對(duì)應(yīng)像素一個(gè)相加)，形成相應(yīng)的參考樣品和待檢測(cè)樣品的二維梯度圖像，步驟320和350中將進(jìn)一步識(shí)別參考樣品和待檢測(cè)樣品圖像中的邊緣。
[0058]參考圖3和圖4，尤其是步驟310、340、320、350，在一個(gè)具體的例子中，可以使用sobel算子(或者濾波器)在指定的圖像中識(shí)別邊緣。例如在一個(gè)特定的方案中，通過(guò)將
—I O 1.sobel算子
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)外來(lái)物體碎片的識(shí)別方法，其特征在于，包括: 利用圖像系統(tǒng)的一個(gè)探測(cè)器，得到參考樣品的參考圖像數(shù)據(jù)來(lái)形成相關(guān)梯度圖像，其中的每個(gè)像素代表參考樣品圖像亮度函數(shù)的二維梯度數(shù)值； 基于相關(guān)梯度圖像數(shù)據(jù)來(lái)確定參考樣品的邊緣圖像數(shù)據(jù)； 形成一個(gè)參考樣品邊緣的二進(jìn)制圖像， 分配一個(gè)數(shù)值到參考樣品的亮度函數(shù)梯度圖像數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)邊緣的像素， 分配另外一個(gè)值給相關(guān)梯度圖像中剩下的像素，其中第二數(shù)值與第一數(shù)值不同； 形成由一個(gè)由二進(jìn)制圖像反轉(zhuǎn)得到的反轉(zhuǎn)二進(jìn)制圖像； 基于從成像系統(tǒng)取得的待檢測(cè)樣品圖像和計(jì)算亮度函數(shù)的二維梯度值，形成用于顯示待檢測(cè)樣品邊緣的圖像； 利用圖像處理單元將參考樣品反轉(zhuǎn)的二進(jìn)制圖像和待檢測(cè)樣品的梯度圖像結(jié)合起來(lái)得到一個(gè)沒(méi)有參考樣品和待檢測(cè)樣品共有邊緣的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的得到參考樣品的參考圖像數(shù)據(jù)的步驟包括，確定一個(gè)用于識(shí)別參考樣品梯度圖像中超過(guò)圖像平均值的像素?cái)?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的得到參考樣品的參考圖像數(shù)據(jù)的步驟包括，決定一個(gè)參考圖像邊緣數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)是基于將參考樣品圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像而產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:形成待檢測(cè)樣品圖像的步驟包括，將待檢測(cè)樣品圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，將對(duì)比圖像通過(guò)一個(gè)低通濾波器來(lái)獲得一個(gè)低頻率圖像，并且將低頻率圖像中的每個(gè)像素和一個(gè)預(yù)先設(shè)定的閾值對(duì)t匕，得到一個(gè)分割的二進(jìn)制圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，將分割的二進(jìn)制圖像和一個(gè)侵蝕矩陣進(jìn)行二進(jìn)制卷積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:形成反轉(zhuǎn)二進(jìn)制圖像的步驟包括，其中二進(jìn)制圖像的形成包括確定二進(jìn)制圖像的底片，樣品的每個(gè)邊緣被放寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，通過(guò)對(duì)參考樣品的二進(jìn)制圖像和一個(gè)單位矩陣進(jìn)行二維卷積來(lái)放寬圖像中得邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，從經(jīng)過(guò)位移補(bǔ)償?shù)膶?duì)比圖像提取外來(lái)物體碎片的邊緣尺寸，當(dāng)外來(lái)物體碎片的尺寸在范圍之外時(shí)，忽視外來(lái)物體碎片。
10.一種對(duì)外來(lái)物體碎片的識(shí)別方法，其特征在于，包括: 使用圖像系統(tǒng)的一個(gè)探測(cè)器，取得代表參考樣品的圖像數(shù)據(jù)； 形成代表參考樣品的邊緣位置的圖像，基于(i)參考樣品圖像的一個(gè)方向上的亮度函數(shù)梯度值，(ii)參考樣品圖像的另一個(gè)方向上的亮度函數(shù)梯度值，第一個(gè)和第二個(gè)改變發(fā)生在不同方向上； 將代表參考樣品邊緣位置的圖像轉(zhuǎn)化為參考樣品的二進(jìn)制圖像； 形成代表待檢測(cè)樣品的邊緣位置的圖像，基于(i)待檢測(cè)樣品圖像的一個(gè)方向上的亮度函數(shù)梯度值，(ii)待檢測(cè)樣品圖像的另一個(gè)方向上的亮度函數(shù)梯度值，第一個(gè)和第二個(gè)改變發(fā)生在不同方向上；形成了基于參考樣品的二進(jìn)制圖像和待檢測(cè)樣品圖像的對(duì)比圖，這個(gè)對(duì)比圖中消除了參考樣品和待檢測(cè)樣品中的共有邊緣； 確定待檢測(cè)樣品上是否有外來(lái)碎片，通過(guò)補(bǔ)償對(duì)比圖像中待檢測(cè)樣品和成像系統(tǒng)間的位移，比較對(duì)比圖像的梯度值和預(yù)定的閾值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，通過(guò)將一個(gè)選定的矩陣和參考樣品的二進(jìn)制圖像的矩陣進(jìn)行二維卷積，進(jìn)一步放寬參考樣品的邊緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，過(guò)濾外來(lái)物體碎片的尺寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于:其中轉(zhuǎn)化的過(guò)程包括分配數(shù)值O到參考樣品中代表邊緣的像素，分配數(shù)值`I到參考樣品中剩下的像素。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103778621SQ201310140659
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】周丕軒, 丁路, 張學(xué)夢(mèng) 申請(qǐng)人:帝麥克斯(蘇州)醫(yī)療科技有限公司