基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法技术

本发明专利技术公开了基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，将贝类放置于载物台的中心位置；使用拍摄装置对贝类进行拍摄；利用2σ检验法将图像二值化；利用图像处理中的开操作，去除背景噪声；使用边缘检测法提取目标并记录所有目标的以像素为单位的长度、宽度、周长及面积。本发明专利技术实现了对贝类外部形态快速准确的自动测量，克服了传统测量方式的短板，能有效加强贝类产品筛查效率、提升企业投资回报率，市场前景广阔。市场前景广阔。市场前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法


[0001]本专利技术涉及一种贝类形态测量技术，具体涉及一种基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法。

技术介绍

[0002]贝类是我国沿海地区的主要的经济作物之一，在沿海地区经济发展中有着重要的作用。外部形态测量是在贝类育种筛选以及等级分类中不可或缺的一步，然而传统的贝类外部形态测量一般使用皮尺等工具进行手工测量，这种测量的方法存在以下几个明显的缺点：(1)测量效率低。(2)只能对长度进行测量，并且结果不精确，对面积、弯曲度、周长等对重要指标只能通过观察进行估计。(3)成本随着工资上升以及产业规模加大与日俱增。因此，现在市场上急需一种能够高通量自动化的贝类外部形态测量方法以增加测量效率、提高投资回报率并且加强测量的精确性。
[0003]目前随着图像处理技术的发展，基于图像的物体形态自动化测量已经被应用于许多问题，由于图像处理自动化程度高、采集难度低以及设备不易损耗等特性，其在贝类的测量方面也有着较高的实用价值。传统贝类检测方法一次仅能处理单个贝类，如果需要检测的目标较多就容易产生效率低下的问题。通过本方法，我们可以一次拍摄多个贝类，通过适当的图像处理就能够大幅提升检测效率，从而达到降低成本，提高投资回报率的目的。因此基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法具有重要的实际意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是通过图像处理技术，提供一种高通量的贝类外部形态自动测量方法。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量装置，包括：
[0006]载物台，用于放置贝类对象；
[0007]拍摄装置，用于采集载物台上的贝类图像，发送至计算机；
[0008]计算机，用于根据图像对贝类对象的形态进行自动测量。
[0009]所述载物台为黑色背景的平台。
[0010]所述计算机内的处理器存有程序，当程序被调用时执行基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法的步骤。
[0011]基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，包括以下步骤：
[0012]获取拍摄装置采集的贝类对象图像；
[0013]将拍摄的图像转为灰度图像f(x,y)；
[0014]利用2σ检验法将灰度图像二值化，得到二值图像f
′
(x,y)；
[0015]对二值图像f
′
(x,y)进行开操作初步去除二值图像的背景噪声；
[0016]利用边缘检测法检测二值图像中非背景区域，根据阈值进一步过滤噪声；
[0017]将处理后的图像进行分割，得到每个贝类的二值图像；
[0018]对每个贝类的二值图像进行膨胀操作，以完善贝类边缘；
[0019]提取每个贝类边缘，并根据目标边缘获取贝类外部形态参数。
[0020]所述利用2σ检验法将灰度图像二值化，包括以下步骤：
[0021]S5-1.取灰度图像四角20*20的像素块共计1600个像素点p(x
i
)(i＝1,2,...,1600)，计算出所有像素点灰度值的均值μ和标准差σ；
[0022][0023]S5-2.二值化阈值为μ+2σ，对于灰度值超出阈值的像素点全部填充为1即白色，小于该阈值的像素点像全部填充为0即黑色，执行上述操作后得到二值图像f
′
(x,y)。
[0024]所述去除二值图像的背景噪声，具体如下：
[0025]对于二值图像执行开操作以去除二值图像中的小于设定值的噪声点。
[0026]所述检测非背景区域具体过程为：
[0027]S7-1.按行扫描全图，取图的宽为w,高为h；当扫描到像素值为1的像素点P1时，分别创建h行2列的二维数组row_set；w行2列的二维数组col_set；其中row_set用于保存当前非背景区域每一行的最小列坐标值以及最大列坐标值，初始时，row_set的第一列初始为图的宽度，第二列初始为0；col_set用于保存当前非背景区域每一列的最小行坐标值以及最大行坐标值，初始时，col_set的第一列初始为图的高度，第二列初始为0；以p1为起始点扫描该区域的边界；
[0028]S7-2.将当前像素点Pnow左侧的像素点标记为1号并按照顺时针方向依次将其周围剩余的七个像素点分别标记为2～8号，创建数组next_Psearch[8,8,2,2,4,4,6,6]；
[0029]S7-3.使当前像素点Pnow＝P1，按照顺时针方向扫描Pnow的周围的八个像素点，当扫描到值为1的像素点时，将该像素点重置为当前像素点Pnow；
[0030]S7-4.再次按照顺时针方向扫描Pnow的周围的八个像素点，当扫描到值为1的像素点时，将该像素点重置为当前像素点Pnow；
[0031]S7-5.重复步骤S7-4，直到Pnow＝P1，扫描结束，得到一个非背景区域的二值图像。
[0032]在检测非背景区域过程中：
[0033]S8-1.在执行步骤S7-3、S7-4、S7-5时，Pnow的开始扫描位置由next_Psearch数组确定：当扫描到下一个值为1的像素点Pnext位于当前像素点Pnow的M号位置时，查询next_Psearch中从前至后的第M个位置的数字作为扫描位置；
[0034]S8-2.在执行步骤S7-3、S7-4、S7-5时，每到一个新的扫描点，从row_set中选取一行rline，该行的行坐标等于该扫描点的行坐标；将扫描到的像素点的列坐标值与rline的最小列坐标值即rline的第一列的元素和最大列坐标值即rline的第二列的元素进行比较；如果该点的列坐标值小于rline保存的最小列坐标值，则将rline的第一列的元素更新为该点的列坐标值；如果该点的列坐标值大于rline保存的最大列坐标值时，则将rline的第二列的元素更新为该点的列坐标值；
[0035]S8-3.在执行步骤S7-3、S7-4、S7-5时，每到一个新的扫描点，从col_set中选取一行cline，该行的行坐标等于该扫描点的列坐标；将扫描到的像素点的行坐标值与cline的
最小行坐标值即cline的第一列的元素和最大行坐标值即cline的第二列的元素进行比较；如果该点的行坐标值小于cline保存的最小行坐标值，则将cline的第一列的元素更新为该点的行坐标值，如果该点的行坐标值大于cline保存的最大行坐标值时，则将cline的第二列的元素更新为该点的行坐标值；
[0036]S8-4.步骤S7-5执行完成时，获取row_set中第二列不为0的行，按照这些行中保存的最小以及最大的列坐标，将二值图像f'(x,y)对应行从最小列坐标到最大列坐标的像素点填充为背景色；
[0037]S8-5.在执行S8-2和S8-3时，设置四个值，分别记录目标区域的最小列坐标、最大的列坐标、最小行坐标和最大的行坐标；每到一个新的扫描点，更新上述四个值，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量装置，其特征在于，包括：载物台，用于放置贝类对象；拍摄装置，用于采集载物台上的贝类图像，发送至计算机；计算机，用于根据图像对贝类对象的形态进行自动测量。2.根据权利要求1中所述的基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量装置，其特征在于：所述载物台为黑色背景的平台。3.根据权利要求1中所述的基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量装置，其特征在于：所述计算机内的处理器存有程序，当程序被调用时执行基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法的步骤。4.基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：获取拍摄装置采集的贝类对象图像；将拍摄的图像转为灰度图像f(x,y)；利用2σ检验法将灰度图像二值化，得到二值图像f
′
(x,y)；对二值图像f
′
(x,y)进行开操作初步去除二值图像的背景噪声；利用边缘检测法检测二值图像中非背景区域，根据阈值进一步过滤噪声；将处理后的图像进行分割，得到每个贝类的二值图像；对每个贝类的二值图像进行膨胀操作，以完善贝类边缘；提取每个贝类边缘，并根据目标边缘获取贝类外部形态参数。5.根据权利要求4中所述的基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，其特征在于，所述利用2σ检验法将灰度图像二值化，包括以下步骤：S5-1.取灰度图像四角20*20的像素块共计1600个像素点p(x
i)
(i＝1,2,...,1600)，计算出所有像素点灰度值的均值μ和标准差σ；S5-2.二值化阈值为μ+2σ，对于灰度值超出阈值的像素点全部填充为1即白色，小于该阈值的像素点像全部填充为0即黑色，执行上述操作后得到二值图像f
′
(x,y)。6.根据权利要求4中所述的基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，其特征在于，所述去除二值图像的背景噪声，具体如下：对于二值图像执行开操作以去除二值图像中的小于设定值的噪声点。7.根据权利要求4中所述的基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，其特征在于，所述检测非背景区域具体过程为：S7-1.按行扫描全图，取图的宽为w,高为h；当扫描到像素值为1的像素点P1时，分别创建h行2列的二维数组row_set；w行2列的二维数组col_set；其中row_set用于保存当前非背景区域每一行的最小列坐标值以及最大列坐标值，初始时，row_set的第一列初始为图的宽度，第二列初始为0；col_set用于保存当前非背景区域每一列的最小行坐标值以及最大行坐标值，初始时，col_set的第一列初始为图的高度，第二列初始为0；以p1为起始点扫描该区域的边界；S7-2.将当前像素点Pnow左侧的像素点标记为1号并按照顺时针方向依次将其周围剩
余的七个像素点分别标记为2～8号，创建数组next_Psearch[8,8,2,2,4,4,6,6]；S7-3.使当前像素点Pnow＝P1，按照顺时针方向扫描Pnow的周围的八个像素点，当扫描到值为1的像素点时，将该像素点重置为当前像素点Pnow；S7-4.再次按照顺时针方向扫描Pnow的周围的八个像素点，当扫描到值为1的像素点时，将该像素点重置为当前像素点Pnow；S7-5.重复步骤S7-4，直到Pnow＝P1，扫描结束，得到一个非背景区域的二值图像。8.根据权利要求7中所述的基于边缘检测的高通量贝类外部形态自动测量方法，其特征在于，在检测非背景区域过程中：S8-1.在执行步骤S7-3、S7-4、S7-5时，Pnow的开始扫描位置由next_Psearch数组确定：当扫描到下一个值为1的像素点Pnext位于当前像素点Pnow的M号位置时，查询next_Psearch中从前至后的第M个位置的数字作为扫描位置；S8-2.在执行步骤S7-3、S7-4、S7-5时，每到一个新的扫描点，从row_set中选取一行rline，该行的行坐标等于该扫描点的行坐标；将扫描到的像素点的列坐标值与rline的最小列坐标值即rline的第一列的元素和最大列坐标值即rline的第二列的元素进行比较；如果该点的列坐标值小于rline保存的最小列坐标值，则将rline的第一列的元素更新为该点的列坐标值；如果该点的列坐标值大于rline保存的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴富村，张国范，李莉，刘明坤，王鲁平，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：