一種基于圖像的寶石快速自動計(jì)數(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種寶石的數(shù)量統(tǒng)計(jì)方法，尤其涉及一種基于圖像的寶石快速自動計(jì) 數(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 寶石計(jì)數(shù)在寶石批量交易中是不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。專利號 CN200910258273. 5(公布號CN101739599A)公開了一種寶石軸承點(diǎn)數(shù)器，包括平板的計(jì)數(shù) 容具和工作面為平面的容具底板，容具底板的工作面與計(jì)數(shù)容具構(gòu)成三角形的敞口容腔， 容腔的高度大于寶石軸承的厚度但小于寶石軸承的直徑。這種點(diǎn)數(shù)器計(jì)數(shù)效率較高，差錯 率低，但是主要適用于寶石軸承厚度遠(yuǎn)小于寶石軸承高度，而且所得寶石數(shù)量必須與容量 板對應(yīng)刻度成倍數(shù)關(guān)系，否則仍需人工進(jìn)行加減才能得到確定的數(shù)量。目前市面上的寶石 計(jì)數(shù)主要是通過人工在刺眼的燈光下、借用一塊小型的計(jì)數(shù)板來計(jì)數(shù)寶石的顆粒。此類計(jì) 數(shù)板只能計(jì)數(shù)整千或者整百寶石，而且需要由熟練的工人操作及檢查計(jì)數(shù)孔的填入狀況， 對工人的技術(shù)要求較高、而且容易造成人的視覺疲勞，計(jì)數(shù)效率和準(zhǔn)確率不高等。因此，如 何發(fā)明一種快速簡單的寶石計(jì)數(shù)方法來實(shí)現(xiàn)自動化計(jì)數(shù)成為了亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對以上的不足，本發(fā)明提供了一種基于圖像的寶石快速自動計(jì)數(shù)方法，利用該 計(jì)數(shù)方法可以快速的對寶石進(jìn)行自動計(jì)數(shù)，具有檢測精度高、效率高以及實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] 一種基于圖像的寶石快速自動計(jì)數(shù)方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] a、將待計(jì)數(shù)的寶石分散并傳送至預(yù)定位置，對寶石進(jìn)行圖像采集；
[0007] b、對采集的寶石圖像進(jìn)行預(yù)處理，所述的預(yù)處理包括將寶石圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖 像，根據(jù)灰度進(jìn)行二值化，再將二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理；
[0008] C、對預(yù)處理后的圖像計(jì)算出連通區(qū)域的數(shù)量，以及標(biāo)記每一個連通區(qū)域的面積、 中心坐標(biāo)和邊界坐標(biāo)，再分別計(jì)算出每一個連通區(qū)域的圓形度，選出具有典型寶石特征的 典型區(qū)域作為單粒寶石區(qū)域，將選出的單粒寶石區(qū)域求平均值，得到單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積；
[0009] d、將每一個連通區(qū)域的面積與單粒寶石面積的范圍值進(jìn)行比較，當(dāng)該連通區(qū)域面 積小于單粒寶石面積的下限值時，判斷該連通區(qū)域?yàn)樵肼?，同時將噪聲數(shù)增加1;當(dāng)該連通 區(qū)域面積在單粒寶石面積的范圍值內(nèi)時，判斷該連通區(qū)域?yàn)閱瘟毷?；?dāng)該連通區(qū)域面積 大于單粒寶石面積的上限值時，判斷該連通區(qū)域?yàn)檎尺B區(qū)域，計(jì)算出該連通區(qū)域面積中多 包含的寶石數(shù)，并將該寶石數(shù)累計(jì)至增加的寶石總數(shù)；
[0010] e、完成了所有連通區(qū)域的面積與單粒寶石面積的范圍值比較后，將步驟C中的連 通區(qū)域的數(shù)量減去步驟d中的噪聲數(shù)再加上增加的寶石數(shù)目得到寶石總數(shù)。
[0011] 優(yōu)選的，在步驟C中，所述典型區(qū)域的數(shù)量統(tǒng)計(jì)為，通過對所述典型區(qū)域的圓形度 的計(jì)算，所述圓形度取值范圍為0-1，越接近于1則圓形度越高，能更準(zhǔn)確的確定單粒寶石 標(biāo)準(zhǔn)面積Ssd，通過單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積Ssd可獲得典型區(qū)域的數(shù)量，所述圓形度的計(jì)算步驟 為：
[0012] (1)從步驟c中獲得各連通區(qū)域的面積；
[0013] (2)從步驟c中獲得連通區(qū)域的邊界坐標(biāo)，通過對邊界坐標(biāo)求微分再平方求和得 到連通區(qū)域的周長L;
[0014] (3)計(jì)算連通區(qū)域中以L為周長的圓的面積=^，其中，Sc為以L為周長的 47T 圓的面積，31為圓周率，L為連通區(qū)域的周長；
[0015] (4)得到圓形度：
其中，S為連通區(qū)域的面積。
[0016] 優(yōu)選的，在步驟c中，所述單粒寶石的面積范圍值為0. 5-1. 5倍單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面 積。
[0017] 優(yōu)選的，步驟d中實(shí)際寶石的數(shù)量的計(jì)算步驟為：
[0018] (1)當(dāng)連通區(qū)域的面積小于單粒寶石的面積下限值時，判斷該連通區(qū)域?yàn)樵肼暎?br>[0019] (2)若不考慮寶石的粘連，此時實(shí)際寶石的數(shù)量為N=N。-!!，其中N為實(shí)際寶石的 數(shù)量，N。為連通區(qū)域的數(shù)量，n為噪聲的數(shù)量。
[0020] 優(yōu)選的，步驟d中實(shí)際寶石的數(shù)量的計(jì)算步驟為：
[0021] (1)當(dāng)連通區(qū)域的面積大于單粒寶石的面積上限值時，判斷寶石是否存在粘連及 粘連寶石的數(shù)量；
[0022] (2)若不考慮噪聲，此時實(shí)際寶石的數(shù)量〉
實(shí)中N 為實(shí)際寶石的數(shù)量，N。為連通區(qū)域的數(shù)量，m為粘連區(qū)域的數(shù)量。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟e的寶石總數(shù)的計(jì)算公式為：
[0024]
[0025] 其中，Z為寶石總數(shù)，N。為連通區(qū)域的數(shù)量，n為噪聲的數(shù)量，S為連通區(qū)域的面積， Ssd為單個寶石標(biāo)準(zhǔn)面積，m為粘連的區(qū)域數(shù)量，roundO為四舍五入取整函數(shù)，對（）內(nèi)的數(shù) 值取整。
[0026] 優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)包括相配合工作的可調(diào)節(jié)亮度的光源和攝像頭，以及 和控制光源、攝像頭分別連接的圖像采集系統(tǒng)。
[0027] 本發(fā)明的有益效果：
[0028] 本發(fā)明使用過程中用戶只需將寶石放入自動寶石計(jì)數(shù)裝置中使自動寶石計(jì)數(shù)裝 置對寶石進(jìn)行分散，并點(diǎn)擊圖像采集系統(tǒng)的"開始"按鈕，通過圖像采集系統(tǒng)對分散的寶石 進(jìn)行圖像采集，系統(tǒng)即可自動完成對寶石的采集、圖像處理、計(jì)數(shù)并顯示，使用簡單方便，在 自動處理過程中只需對少量的數(shù)字圖像信息進(jìn)行處理和計(jì)算即可，使整個系統(tǒng)可以快速的 對寶石進(jìn)行自動計(jì)數(shù)，具有檢測精度高、效率高以及實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0029] 本發(fā)明可根據(jù)所采集的圖像得出的數(shù)據(jù)結(jié)果設(shè)計(jì)濾波器，通過圖像采集系統(tǒng)調(diào)整 光照參數(shù)，使得光照進(jìn)一步均勻化，提高圖像采集系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確率。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0031] 圖2為工作前的圖像采集系統(tǒng)界面；
[0032] 圖3是工作中的圖像采集系統(tǒng)界面；
[0033] 圖4是圖像采集系統(tǒng)采集的寶石圖像；
[0034] 圖5是二值化和形態(tài)學(xué)處理后的寶石圖像；
[0035] 圖6是各連通區(qū)域的圓形度標(biāo)記圖；
[0036] 圖7是典型區(qū)域單粒寶石圖像；
[0037] 圖8是寶石的計(jì)數(shù)圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 其中：S、連通區(qū)域的面積；L、連通區(qū)域的周長；Sc、以L為周長的圓的面積；JT、圓 周率；deg、圓形度；Ssd、單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積；N。、連通區(qū)域的數(shù)量；N、實(shí)際寶石的數(shù)量；n、噪 聲的數(shù)量;m、粘連區(qū)域的數(shù)量；round()、四舍五入取整函數(shù)，對（）內(nèi)的數(shù)值取整；Z、寶石總 數(shù)。
[0039] 參照圖1至圖8,下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的目的及功效。
[0040] 本發(fā)明的一種基于圖像的寶石快速自動計(jì)數(shù)方法，包括以下步驟：
[0041]a.將待計(jì)數(shù)的寶石分散，此過程可以使用手工或者自動寶石計(jì)數(shù)裝置實(shí)現(xiàn)。在使 用自動寶石計(jì)數(shù)裝置時，將待計(jì)數(shù)的寶石投放入自動寶石計(jì)數(shù)裝置中，通過自動寶石計(jì)數(shù) 裝置對寶石進(jìn)行分散，分散后的寶石呈近似"一"字型排開。
[0042] 分散后的寶石由圖像采集系統(tǒng)對寶石進(jìn)行圖像采集，其中，圖像采集系統(tǒng)包括可 調(diào)節(jié)亮度的光源和攝像頭，以及控制光源和攝像頭運(yùn)行的圖像采集系統(tǒng)，當(dāng)攝像頭采集寶 石圖像時，傳送機(jī)構(gòu)將暫停傳送寶石，以便于圖像采集系統(tǒng)拍照。
[0043] b.對采集的寶石圖像被傳送至圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行圖像預(yù)處理。預(yù)處理過程為：首 先，系統(tǒng)將所獲取的圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，以提高系統(tǒng)后續(xù)數(shù)據(jù)處理速度；然后，根據(jù)數(shù)據(jù) 結(jié)果設(shè)計(jì)濾波器，通過圖像采集系統(tǒng)調(diào)整光照參數(shù)，使得光照進(jìn)一步均勻化，提高圖像采集 系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確率；再之，采用自動獲取全局閾值分割，圖像采集系統(tǒng)將灰度圖像二值化并 去除背景；最后，對二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，采用圓形結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行開啟和閉合組合運(yùn) 算，封閉連通區(qū)域內(nèi)部因亮度低而造成的小孔洞同時平滑邊界，去除噪聲和雜質(zhì)影響。
[0044] c.根據(jù)預(yù)處理后的圖像中的邊界信息，采用八鄰域連通區(qū)域法，對預(yù)處理后的圖 像計(jì)算出連通區(qū)域的數(shù)量Nc，以及標(biāo)記每一個連通區(qū)域的面積S、中心坐標(biāo)和邊界坐標(biāo)等， 再分別計(jì)算出每一個連通區(qū)域的圓形度，根據(jù)典型寶石的高圓形度（即圓形度接近于1)特 征選出典型區(qū)域作為單粒寶石區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)出所有具備該典型區(qū)域的數(shù)量和面積總和，再 將具備該典型區(qū)域的面積總和除以具備該典型區(qū)域的數(shù)量，即得到單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積，記 為Ssd。通常情況下，一般選擇圓形度為0. 9-1的單粒寶石區(qū)域來計(jì)算單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積， 不同的寶石形狀會根據(jù)實(shí)際寶石的特點(diǎn)對選擇圓形度范圍做進(jìn)一步的范圍設(shè)定。
[0045] 其中，計(jì)算圓形度的具體方法為：（1)從步驟c中獲得各連通區(qū)域的面積S; (2) 在步驟d中獲得連通區(qū)域的邊界坐標(biāo)，通過對邊界坐標(biāo)求微分再平方求和得到連通區(qū)域 的周長L;(3)計(jì)算連通區(qū)域中以L為周長的圓的面積Sc: (4)得到圓形度： An
，獲得的圓形度范圍為0-1之間，越接近于1則圓形度越高，能更準(zhǔn)確的確 定典型區(qū)域的面積，即單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積Ssd，通過單粒寶石標(biāo)準(zhǔn)面積Ssd即可獲得典型區(qū)域 的數(shù)量，從而能準(zhǔn)確的得到寶石的數(shù)量。
[0046] d、將每一個連通區(qū)域的面積與單粒寶石面積的范圍值進(jìn)行比較，當(dāng)該連通區(qū)域面 積小于單粒寶石面積的下限值時，判斷該連通區(qū)域?yàn)樵肼?，同時將噪聲數(shù)增加1 ;當(dāng)該連通 區(qū)域面積在單粒寶石面