一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法技术

本发明专利技术公开一种基于SD‑OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法。对青瓷釉层的SD‑OCT图像进行降噪和二值化处理，检测图像中包含像素最多的目标定位釉层上边界并通过拉格朗日插值法优化所定位的釉层上边界；对图像的背景及目标进行分离并进行图像扁平化处理；通过形态学操作定位釉层下边界；通过SD‑OCT系统测量釉层厚度定标不同类型青瓷釉层SD‑OCT图像的像素轴向分辨率；计算釉层上下边界之间的像素距离并结合所对应的像素轴向分辨率，计算釉层厚度。本发明专利技术通过定标不同类型青瓷釉层SD‑OCT图像的像素轴向分辨率，实现了对各种类型青瓷釉层厚度的测量，具有较强的鲁棒性和适用性，有效的提高了对青瓷釉层厚度测量的效率。

An Automatic Measurement Method of Celadon Glaze Thickness Based on SD-OCT Image

【技术实现步骤摘要】
一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法
本专利技术属于青瓷釉层厚度的自动化测量领域，具体涉及一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度测量方法。
技术介绍
青瓷的制作工艺是我国制瓷史上的最高境界，拥有巨大的市场价值。近现代以来，在青瓷制作工艺的发展中也遇到了不同程度的停滞，高品质作品少，成品率低阻碍了龙泉青瓷的发展。在实际生产中，釉层厚度影响陶瓷的品质，随着釉层厚度的增加,釉色饱和度增大，同时釉层厚度影响釉层与胎体之间的釉应力。控制釉层厚度,可有效改善和防止釉层龟裂，提高青瓷的品质，因此在青瓷生产中，釉层厚度的测量则成为一种检测青瓷品质的有效方法。谱域光学相干层析成像(SD-OCT)技术是一种基于共焦显微镜和迈克尔逊干涉原理的新型光学成像技术，可以通过检测青瓷的背向散射光来展现出釉层的近表面结构，具有高分辨率及无损检测的特点。目前，SD-OCT成像技术已经成功应用于陶瓷的结构研究、陶瓷分类及定性鉴定。通过结合SD-OCT成像技术与图像处理技术可是实现对青瓷釉层厚度的实时、无损及精确测量，且测量位置不受限定。因此对青瓷制作工艺的发展有着重要的研究与参考价值。
技术实现思路
针对于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度测量方法，实现实时精确的测量青瓷釉层的厚度，同时配合青瓷施釉的方法，为有效提高青瓷品质，提高青瓷成品率奠定了技术基础。本专利技术通过对青瓷釉层的SD-OCT图像进行降噪和二值化处理，检测图像中包含像素最多目标的位置，将此目标每一列最上部的像素作为釉层上边界像素点，并通过拉格朗日插值法优化所定位的釉层上边界。分离图像背景与目标并对进行图像扁平化处理。通过增强扁平化图像的灰度对比度，结合形态学操作定位釉层下边界。通过OCT系统测量釉层厚度定标不同类型青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率。青瓷釉层上下边界之间的像素距离与所对应类型青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率之积即为青瓷釉层厚度。关键在于计算出的不同类型青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率、软件算法及整个流程的逻辑。本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：步骤1)采集不同类型的青瓷釉层的SD-OCT图像；步骤2)对步骤1)采集的青瓷釉层SD-OCT图像进行降噪；步骤3)定位采集的青瓷釉层SD-OCT图像中的釉层上边界；步骤4)将青瓷釉层SD-OCT图像进行背景分离及图像扁平化处理；步骤5)定位采集的青瓷釉层SD-OCT图像中的釉层下边界；步骤6)定标不同类型的青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率；步骤7)计算釉层厚度。所述步骤2)具体为：使用大小为3×5的模板对步骤1)采集的青瓷釉层SD-OCT图像进行中值滤波。所述步骤3)具体为：3.1)使用OSTU法计算青瓷釉层SD-OCT图像的二值化阈值t，将二值化阈值t作为canny算子的阈值对步骤2)降噪处理后的SD-OCT图像进行边缘检测，得到二值图像Bw；3.2)定义一个半径为5像素长度的圆形结构元se，使用结构元se对二值图像Bw进行形态学闭运算，得到图像fc，计算如下：式中，符号表示形态学膨胀操作，完成“增长”或“粗化”二值图像Bw中的物体；符号Θ表示形态学腐蚀操作，完成“收缩”或“细化”二值图像Bw中的物体；3.3)自上而下搜索图像fc中每一列出现的第一个灰度值为1的像素点并记录此点作为待拟合像素点，并记录每一列的待拟合像素点的行位置Top(i)，其中i表示待拟合像素点所在的列位置；将位于像素个数最多的连通域内的待拟合像素点作为青瓷釉层的上边界像素；若待拟合像素点不属于青瓷釉层的上边界像素，则使用拉格朗日插值法更新行位置Top(i)的值，计算如下：Top(i)＝2×Top(x)-Top(y)其中，i表示待拟合像素点的列位置；若第i列左右两边的列存在青瓷釉层的上边界像素，则x表示距离第i列最近的存在上边界像素的左列，y表示距离第i列最近的釉层上边界像素的右列；若第i列左边的列存在上边界像素，右边的列不存在上边界像素，则x表示距离第i列最近的存在上边界像素的左列，y表示距离第i列次近的存在上边界像素的左列；若第i列左边的列不存在釉层上边界像素，右边的列存在釉层上边界像素，则x表示距离第i列最近的存在釉层上边界像素的右列，y表示距离第i列次近的存在釉层上边界像素的右列。所述步骤4)具体为：4.1)对于经中值滤波后图像，将图像中每一列行位置小于Top(i)的像素的灰度值清零，分离图像背景；4.2)以Top(i)中的最小值作为青瓷釉层的上边界基准，通过向上平移每一列像素的位置，使所有上边界像素的行位置都处在同一水平线上，从而得到扁平化图像fl，同时将Top(i)中的最小值作为釉层上边界的位置U，用于青瓷釉层厚度的测量。所述步骤5)所述具体为：5.1)使用对比度受限自适应直方图均衡化法增强扁平化图像fl的灰度对比度，得到灰度对比度增强后的图像fa，接着使用结构元se对图像fa进行形态学开运算，得到图像fo，形态学开运算的计算如下：式中，符号表示形态学膨胀操作，符号Θ表示形态学腐蚀操作；5.2)将扁平化图像fl作为掩模，对图像fo进行连续的膨胀操作，完成形态学图像重建，得到图像fr；5.3)定义一个半径为3像素长度的圆形结构元，使用此圆形结构元对图像fr进行形态学膨胀操作，得到图像fd；5.4)使用OSTU法对图像fd进行二值化处理，以行为单位从经过二值化处理的图像fd中釉层的最底部开始遍历，由下至上遍历每一行，直至所遍历的行不包含釉层所在区域的像素，则停止遍历并记录此行为停止遍历行，统计每一列中位于停止遍历行下方的行位置最小的像素点所在的行数，并求出所有列中行数的平均值B，将B作为SD-OCT图像的釉层下边界的行位置，用于青瓷釉层厚度的测量。所述步骤6)具体为：6.1)分别扫描不同类型的青瓷碎片，获取青瓷碎片的截面SD-OCT图像；6.2)使用SD-OCT系统的卡尺测量青瓷碎片的截面SD-OCT图像中釉层的厚度Tx；6.3)扫描与青瓷碎片的截面SD-OCT图像同一区域的青瓷釉层SD-OCT图像，同时按步骤(2)-步骤(5)的方法定位青瓷釉层的上下边界并求出上下边界之间的像素距离D，计算如下：D＝B-U其中，B为釉层下边界，U为釉层上边界；6.4)采用以下公式分别求出不同类型的青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率Prx：所述步骤7)具体为：根据以下公式计算步骤1)扫描的青瓷釉层SD-OCT图像中釉层上下边界之间的像素距离D：D＝B-U其中，B为釉层下边界，U为釉层上边界；在步骤6)选取与步骤1)扫描的青瓷釉层类型相同的青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率Prx，采用以下公式计算不同类型的青瓷釉层厚度Tx：其中，Prx为步骤1)扫描的青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率，D为釉层上下边界之间的像素距离D。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术可以实时无损的精确测量出不同类型青瓷的任意位置的釉层厚度，摆脱了只有通过施釉次数才能判断青瓷施釉均匀度的问题。2)本专利技术精确定位青瓷釉层上下边界在图像中的位置，通过对图像进行扁平化处理，克服了曲率测量造成的误差问题，保证了测量的精确性和鲁棒性，同时对不同类型青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率进行定标，完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SD‑OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)采集不同类型的青瓷釉层的SD‑OCT图像；步骤2)对步骤1)采集的青瓷釉层SD‑OCT图像进行降噪；步骤3)定位采集的青瓷釉层SD‑OCT图像中的釉层上边界；步骤4)将青瓷釉层SD‑OCT图像进行背景分离及图像扁平化处理；步骤5)定位采集的青瓷釉层SD‑OCT图像中的釉层下边界；步骤6)定标不同类型的青瓷釉层SD‑OCT图像的像素轴向分辨率；步骤7)计算釉层厚度。

【技术特征摘要】
1.一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)采集不同类型的青瓷釉层的SD-OCT图像；步骤2)对步骤1)采集的青瓷釉层SD-OCT图像进行降噪；步骤3)定位采集的青瓷釉层SD-OCT图像中的釉层上边界；步骤4)将青瓷釉层SD-OCT图像进行背景分离及图像扁平化处理；步骤5)定位采集的青瓷釉层SD-OCT图像中的釉层下边界；步骤6)定标不同类型的青瓷釉层SD-OCT图像的像素轴向分辨率；步骤7)计算釉层厚度。2.根据权利要求1所述的一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度测量方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：使用大小为3×5的模板对步骤1)采集的青瓷釉层SD-OCT图像进行中值滤波。3.根据权利要求1所述的一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：3.1)使用OSTU法计算青瓷釉层SD-OCT图像的二值化阈值t，将二值化阈值t作为canny算子的阈值对步骤2)降噪处理后的SD-OCT图像进行边缘检测，得到二值图像Bw；3.2)定义一个半径为5像素长度的圆形结构元se，使用结构元se对二值图像Bw进行形态学闭运算，得到图像fc，计算如下：fc＝(Bw⊕se)Θse式中，符号⊕表示形态学膨胀操作，完成“增长”或“粗化”二值图像Bw中的物体；符号Θ表示形态学腐蚀操作，完成“收缩”或“细化”二值图像Bw中的物体；3.3)自上而下搜索图像fc中每一列出现的第一个灰度值为1的像素点并记录此点作为待拟合像素点，并记录每一列的待拟合像素点的行位置Top(i)，其中i表示待拟合像素点所在的列位置；3.4)以八联通区域方式搜寻各个相邻的像素点组成连通域，获得图像中所有连通域；3.5)将位于像素个数最多的连通域内的待拟合像素点作为青瓷釉层的上边界像素；若待拟合像素点不属于青瓷釉层的上边界像素，则使用拉格朗日插值法更新该待拟合像素点的行位置Top(i)的值，计算如下：Top(i)＝2×Top(x)-Top(y)其中，i表示待拟合像素点的列位置；若第i列左右两边的列存在青瓷釉层的上边界像素，则x表示距离第i列最近的存在上边界像素的左列，y表示距离第i列最近的釉层上边界像素的右列；若第i列左边的列存在上边界像素，右边的列不存在上边界像素，则x表示距离第i列最近的存在上边界像素的左列，y表示距离第i列次近的存在上边界像素的左列；若第i列左边的列不存在釉层上边界像素，右边的列存在釉层上边界像素，则x表示距离第i列最近的存在釉层上边界像素的右列，y表示距离第i列次近的存在釉层上边界像素的右列。4.根据权利要求3所述的一种基于SD-OCT图像的青瓷釉层厚度自动测量方法，其特征在于：所述步骤4)具体为：4.1)对于步骤2)中值滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑岗，石龙杰，周扬，岑跃峰，汪凤林，林雪芬，张晨光，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33