基于图像处理的沙石粒径自动检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，包括以下步骤：通过摄像头获取沙石图像image_1；提取图像image_1中的沙石结构，得到图像image_2，对图像image_2中的沙石进行初步划分，并在划分所得每个区域上提取凹点；对图像image_2每个沙石区域进行凹点对的匹配，分割粘连的沙石得到图像image_3；结合图像image_2细化信息和凹点信息，分割图像image_3粘连的沙石得到图像image_4；结合图像image_2的轮廓信息和凹点信息，分割图像image_4粘连的沙石得到图像image_5；根据分割后的沙石图像image_5获取沙石的粒径。本发明专利技术能够高效、可靠的对沙石粒径进行自动检测，从而提高实际工程的工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机图像处理
，特别是一种基于图像处理的沙石粒径自动检测方法。
技术介绍
由于在道路建设等工程中，对沙石的粒径有一定的要求，太大或者太小的沙石会导致道路质量下降，因此在道路、建筑等建设过程中，一项重要的步骤是检测使用的沙石是否满足要求。但是，现有的检测技术是通过对沙石进行抽样，然后对抽样到的沙石进行测量，从而得到沙石的粒径。显然，这种方法是十分繁琐而且耗时的，不利于提高工作效率。当前的技术研究在这一方面是比较欠缺的，没有一个可以高效自动化的方法来解决这个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于是提供一种高效、可靠的沙石粒径自动检测方法，基于计算机图像处理技术以提高实际的道路建设等工程的工作效率。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，包括以下步骤：步骤1，通过摄像头获取沙石图像image_1；步骤2，提取图像image_1中的沙石结构，得到图像image_2；步骤3，对图像image_2中的沙石进行初步划分，并在划分所得每个区域上提取凹点；步骤4，对图像image_2每个沙石区域进行凹点对的匹配，分割粘连的沙石得到图像image_3；步骤5，结合图像image_2细化信息和凹点信息，分割图像image_3粘连的沙石得到图像image_4；步骤6，结合图像image_2的轮廓信息和凹点信息，分割图像image_4粘连的沙石得到图像image_5；步骤7，根据分割后的沙石图像image_5获取沙石的粒径。进一步地，步骤1所述通过摄像头获取沙石图像image_1，具体为：11)通过摄像头获得原始沙石图像；12)从原始沙石图像中截取多个图像区域；13)对步骤12)获得的图像区域进行高斯滤波的得到沙石图像image_1。进一步地，步骤2所述提取图像image_1中的沙石结构，得到图像image_2，具体为：21)初步估计图像image_1中沙石结构的粒径l；22)利用步骤21)中估计的l作为参数，提取图像image_1的形态学建筑指数即MBI特征图；23)对步骤22)中获得的MBI特征图进行二值化，去除图像中的孔洞并进行形态学开运算，得到处理后的图像，其中开运算使用的结构元素se1为圆盘形；24)从处理后的图像中过滤掉小于所设阈值th_1的沙石，得到图像image_2。进一步地，步骤3所述对图像image_2中的沙石进行初步划分，并在划分所得每个区域上提取凹点，具体如下：31)根据图像image_2中的区域连通性，对图像image_2中沙石区域进行初步划分；32)从每一沙石区域的边缘上提取凹点，其中凹点的提取方法为：顺时针遍历沙石区域边缘上的点，当前点为P，P的前驱点为M、后继点为N，若点M、P、N组成的角度小于120°，则将点P视作凹点；对于凹点连续分布的凹点群，将此凹点群中中间的点代表该凹点群；33)过滤步骤32)获得的凹点，过滤规则为：区域边缘上，按顺时针顺序，将距离小于所设阈值th_2的两个凹点中去除其中一个凹点，得到凹点集Pits。进一步地，步骤4所述对图像image_2每个沙石区域进行凹点对的匹配，分割粘连的沙石得到图像image_3，具体为：41)对图像image_2中沙石区域上的凹点进行匹配，其匹配规则为：两个凹点P1、P2，其前驱点分别为M1、M2，后继点分别为N1、N2，若P1、P2的连线同时穿过角M1P1N1和角M2P2N2内部区域，则将凹点P1、P2视为匹配成功；若一个凹点匹配了多个其它凹点，则选取两凹点距离最小的凹点对；42)对于匹配成功的凹点对，将该凹点对连接作为分割该沙石区域的分割线，将匹配成功的凹点对从凹点集pits中去除；43)遍历图像image_2中所有沙石区域中的所有凹点，重复步骤41)～42)，对图像image_2进行分割；44)遍历所有沙石区域，如果分割下来的沙石区域小于所设的阈值th_3，则将该分割线去除，最终得到利用凹点匹配的沙石分割结果图像image_3。进一步地，步骤5所述结合图像image_2细化信息和凹点信息，分割图像image_3粘连的沙石得到图像image_4，具体如下：51)采用ZS并行细化算法对图像image_2进行细化，得到细化后的图像I_thing，图像I_thing中每一条细化线都对应于image_2中的一个沙石区域；52)对沙石区域中的边缘和对应I_thing中的细化线，遍历细化线上的点，若细化线上存在点C与凹点P的距离小于所设的阈值th_4时，则该凹点P作为分割的依据；53)从步骤52)获得了凹点P，将凹点P周围属于同一沙石区域的细化线上的点记录下来，形成点集set1；54)根据点集set1获得凹点P附近细化线的回归方程，具体方法如下：回归方程为其参数可以通过以下公式求得： β ^ 1 = Σ i x i y i - n x ‾ y ‾ Σ i x i 2 - n x ‾ 2 ]]> β ^ 0 = y ‾ - β ^ 1 x ‾ ]]> x ‾ = 1 n Σ i = 1 n x i ]]> y ‾ = 1 n Σ i = 1 n y i ]]>其中，(xi,yi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过摄像头获取沙石图像image_1；步骤2，提取图像image_1中的沙石结构，得到图像image_2；步骤3，对图像image_2中的沙石进行初步划分，并在划分所得每个区域上提取凹点；步骤4，对图像image_2每个沙石区域进行凹点对的匹配，分割粘连的沙石得到图像image_3；步骤5，结合图像image_2细化信息和凹点信息，分割图像image_3粘连的沙石得到图像image_4；步骤6，结合图像image_2的轮廓信息和凹点信息，分割图像image_4粘连的沙石得到图像image_5；步骤7，根据分割后的沙石图像image_5获取沙石的粒径。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过摄像头获取沙石图像image_1；步骤2，提取图像image_1中的沙石结构，得到图像image_2；步骤3，对图像image_2中的沙石进行初步划分，并在划分所得每个区域上提取凹点；步骤4，对图像image_2每个沙石区域进行凹点对的匹配，分割粘连的沙石得到图像image_3；步骤5，结合图像image_2细化信息和凹点信息，分割图像image_3粘连的沙石得到图像image_4；步骤6，结合图像image_2的轮廓信息和凹点信息，分割图像image_4粘连的沙石得到图像image_5；步骤7，根据分割后的沙石图像image_5获取沙石的粒径。2.根据权利要求1所述的基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，步骤1所述通过摄像头获取沙石图像image_1，具体为：11)通过摄像头获得原始沙石图像；12)从原始沙石图像中截取多个图像区域；13)对步骤12)获得的图像区域进行高斯滤波的得到沙石图像image_1。3.根据权利要求1所述的基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，步骤2所述提取图像image_1中的沙石结构，得到图像image_2，具体为：21)初步估计图像image_1中沙石结构的粒径l；22)利用步骤21)中估计的l作为参数，提取图像image_1的形态学建筑指数即MBI特征图；23)对步骤22)中获得的MBI特征图进行二值化，去除图像中的孔洞并进行形态学开运算，得到处理后的图像，其中开运算使用的结构元素se1为圆盘形；24)从处理后的图像中过滤掉小于所设阈值th_1的沙石，得到图像image_2。4.根据权利要求1所述的基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，步骤3所述对图像image_2中的沙石进行初步划分，并在划分所得每个区域上提取凹点，具体如下：31)根据图像image_2中的区域连通性，对图像image_2中沙石区域进行初步划分；32)从每一沙石区域的边缘上提取凹点，其中凹点的提取方法为：顺时针遍历沙石区域边缘上的点，当前点为P，P的前驱点为M、后继点为N，若点M、P、N组成的角度小于120°，则将点P视作凹点；对于凹点连续分布的凹点群，将此凹点群中中间的点代表该凹点群；33)过滤步骤32)获得的凹点，过滤规则为：区域边缘上，按顺时针顺序，将距离小于所设阈值th_2的两个凹点中去除其中一个凹点，得到凹点集Pits。5.根据权利要求1所述的基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，步骤4所述对图像image_2每个沙石区域进行凹点对的匹配，分割粘连的沙石得到图像image_3，具体为：41)对图像image_2中沙石区域上的凹点进行匹配，其匹配规则为：两个凹点P1、P2，其前驱点分别为M1、M2，后继点分别为N1、N2，若P1、P2的连线同时穿过角M1P1N1和角M2P2N2内部区域，则将凹点P1、P2视为匹配成功；若一个凹点匹配了多个其它凹点，则选取两凹点距离最小的凹点对；42)对于匹配成功的凹点对，将该凹点对连接作为分割该沙石区域的分割线，将匹配成功的凹点对从凹点集pits中去除；43)遍历图像image_2中所有沙石区域中的所有凹点，重复步骤41)～42)，对图像image_2进行分割；44)遍历所有沙石区域，如果分割下来的沙石区域小于所设的阈值th_3，则将该分割线去除，最终得到利用凹点匹配的沙石分割结果图像image_3。6.根据权利要求1所述的基于图像处理的沙石粒径自动检测方法，其特征在于，步骤5所述结合图像image_2细化信息和凹点信息，分割图像image_3粘连的沙石得到图像image_4，具体如下：51)采用ZS并行细化算法对图像image_2进行细化，得到细化后的图像I_thing，图像I_thing中每一条细化线都对应于image_2中的一个沙石区域；52)对沙石区域中的边缘和对应I_thing中的细化线，遍历细化线上的点，若细化线上存在点C与凹点P的距离小于所设的阈值th_4时，则该凹点P作为分割的依据；53)从步骤52)获得了凹点P，将凹点P周围属于同一沙石区域的细化线上的点记录下来，形成点集set1；54)根据点集set1获得凹点P附近细化线的回归方程，具体方法如下：回归方程为其参数可以通过以下公式求得： β ^ 1 = Σ i x i y i - n x ‾ y ‾ Σ i x i ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹国，汪光亚，孙权森，王京起，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32