基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法技术

本发明专利技术公开一种基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法，包括步骤：使拍摄待测结晶聚合物粉体样品，得到多光谱图像作为原始图像，选取部分图像通道或增强后的原始图像作为待测图像；对待测图像进行阈值化分割得到二值图像；采用连通区域分析算法处理二值图像，得到若干像素强度相同且相邻的图像区域作为连通区域；根据杂质颗粒的几何特征和粉体中杂质的分布情况，筛选杂质区域，计算杂质数量和面积。该方法可以准确、高效地检测粉体中的杂质，降低杂质检测过程的人为因素影响，提高杂质检测结果的稳定性，广泛适用于各种结晶聚合物的粉体杂质检测。聚合物的粉体杂质检测。聚合物的粉体杂质检测。

【技术实现步骤摘要】
基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法


[0001]本专利技术涉及数字图像处理
，具体涉及一种基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法。

技术介绍

[0002]结晶聚合物一般为粉料或粒料，通常采用人工检测结晶聚合物的杂质情况，由熟练检测人员依靠肉眼对杂质进行识别。但人工检测存在人员训练困难、检测速度慢、不同人员标准不一以及同一人员的检测精度受环境条件、身体情况和心理因素影响大等问题。而现有检测装置对粒径较大的粒料检测结果较好，但是受设备和检测方法的制约，检测粒径较小的粉料时，精度达不到人工水平。因此，有必要研发高精度杂质检测方法。
[0003]结晶聚合物的晶区取向是随机的，反射光线的方向也是随机的，在可见光波段就会表现出接近白色的颜色。结晶聚合物在某些条件下会产生分解，分解反应使聚合物的结晶度下降、芳烃化程度提高。结晶度下降会减弱对光线的反射能力，芳烃化程度提高会增强对长波光线的吸收能力。随着分解程度加深，结晶聚合物的光线吸收能力逐渐从紫外延伸到红外波段，在可见光波段表现出白
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浅黄
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深黄
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红
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黑的颜色变化过程。因此，可以根据结晶聚合物的光谱特性在特定波段的变化估计结晶聚合物的分解程度并作为判别杂质的标准。
[0004]CN114266746A公开了一种基于计算机视觉的树脂杂质检测方法及系统，涉及计算机视觉
该方法包括：获取初次整体图像；对初次整体图像进行处理，以得到目标图像；对目标图像进行杂质轮廓分析，计算得到目标区域轮廓像素数目、目标区域轮廓面积和目标区域轮廓周长；根据目标区域轮廓像素数目、目标区域轮廓面积、目标区域轮廓周长和预置的对比参数阈值生成杂质检测结果，可大大减轻操作人员工作强度，提高检测效率以及检测精准度。但该专利技术必须将原始图像转换为灰度图像，根据灰度图像的平均亮度选择待测图像，存在检测准确度不够高的问题。
[0005]CN103512883A公开了一种基于数字图像处理检测聚烯烃材料的杂质几何特征的方法及系统，该方法旨在检测较小尺寸的材料内部的杂质，主要的依据是杂质在图像中的一些形态学特征，因此采用分水岭方法处理纤维图像。该方法主要的限制是需要使用显微设备进行拍摄，对处理设备存在限制，因此该方法单次检测的样品量有限，推广成本较高，只能依据形态学特征检测一些微观杂质，无法判别杂质是否由不同材料构成。
[0006]因此现有技术中仍然缺乏对聚合物中杂质的快速有效检测方法，特别是针对结晶聚合物中杂质的准确、稳定检测手段。

技术实现思路

[0007]本专利技术基于现有技术中结晶聚合物粉体缺乏有效的杂质检测技术的现状，提供一种基于多光谱图像处理的结晶聚合物粉体杂质检测方法，以实现高效、准确、稳定地检测结晶聚合物粉体中的杂质。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法，包括步骤：
[0010]S1，获取待测图像：使用图像获取设备拍摄待测结晶聚合物粉体样品，得到多光谱图像作为原始图像，选取原始图像的部分图像通道或增强后的原始图像作为待测图像；
[0011]S2，分割待测图像：对待测图像进行阈值化分割得到二值图像；
[0012]S3，计算杂质数量和面积：采用连通区域分析算法处理二值图像，得到若干像素强度相同且相邻的图像区域作为连通区域；
[0013]S4，根据杂质颗粒的几何特征和粉体中杂质的分布情况，从S3得到的若干连通区域中筛选出符合标准的连通区域作为杂质区域，计算杂质数量和面积。
[0014]步骤S4中的标准是依据杂质颗粒的几何特征和粉体杂质分布情况制定的，参数类型包括正常粉体和典型杂质颗粒的粒径、连通区域的长宽比、一定大小区域内的杂质分布密度、典型杂质在图像中的颜色取值范围和连通区域在图像中的位置。
[0015]本专利技术一些实施方式中，获取原始图像的过程包括步骤：
[0016]S11，选取光谱敏感波段：根据正常样品与杂质的光谱特性，选取光谱特性差异大的波段作为光谱敏感波段，差异小的波段作为惰性波段；
[0017]S12，选择图像获取设备选择传感器工作波段覆盖所述光谱敏感波段的相机或相机组合作为图像获取设备；
[0018]S13，拍摄原始图像：将待测结晶聚合物粉体样品平面铺展，光照充分条件下，使用图像获取设备拍摄待测样品，得到多光谱图像作为原始图像；
[0019]由于结晶聚合物分解后会使聚合物的结晶度下降、芳烃化程度提高。结晶度下降会减弱对光线的反射能力，芳烃化程度提高会增强对长波光线的吸收能力。随着分解程度加深，结晶聚合物的光线吸收能力逐渐从紫外延伸到红外波段，在可见光波段表现出白
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浅黄
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深黄
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红
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黑的颜色变化过程。因此，可以根据结晶聚合物的光谱特性在特定波段的变化估计结晶聚合物的分解程度并作为判别杂质的标准。
[0020]根据正常样品和杂质在光谱红外至紫外各波段的反射、吸收、穿透等光谱特性差异程度，选择光谱敏感波段中差异更显著的部分波段作为光谱敏感波段，增强待测图像信噪比，提高检测精度。
[0021]通常正常样品和杂质的光谱特性差异程度可通过紫外
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可见光或近中红外吸收光谱扫描获得。
[0022]本专利技术中采用相机对样品表面拍照，影响图像信号的主要性质是材料的反射率，在其他条件如粉末制备工艺、颗粒形貌等不变的情况下，反射率受材料的吸收光谱影响较大，因此本专利技术根据正常样品和杂质的反射光谱特性差异程度来选取光谱敏感波段。
[0023]本专利技术一些实施方式中，获取待测图像的过程具体包括步骤：
[0024]S14，根据光谱敏感波段和惰性波段，从原始图像中选取若干敏感波段所对应的图像通道或通道的组合作为待测图像；或，选取敏感波段和惰性波段所对应的图像通道的加权组合对原始图像进行增强并将增强后的原始图像作为待测图像。
[0025]本专利技术一些实施方式中，所述图像获取设备包括黑白相机、可见光相机、红外相机、紫外相机、高光谱相机或前述相机的任意组合；根据正常样品和杂质的光谱特性差异选择图像获取设备，例如光谱敏感波段为蓝紫光波段，则选择传感器工作波段覆盖该波段的
可见光相机、近紫外相机、高光谱相机或其任意的组合；
[0026]本专利技术一些实施方式中，所述分割待测图像包括：根据待测图像亮度空间分布的均匀程度，采用绝对阈值或相对阈值分别对待测图像的不同区域进行阈值化分割。
[0027]具体地，对于光源为点状较远或光源为面状且各点光照强度接近，样品图像像素的亮度空间分布较为均匀，且检测场景的光源和拍照条件，如距离、角度等基本不变，则采用绝对阈值进行阈值化分割；其他情况则采用相对阈值进行阈值化分割。
[0028]优选采用相对阈值对待测图像进行分割。
[0029]本专利技术一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法，其特征在于，包括步骤：S1，获取待测图像：使用图像获取设备拍摄待测结晶聚合物粉体样品，得到多光谱图像作为原始图像，选取原始图像的部分图像通道或增强后的原始图像作为待测图像；S2，分割待测图像：对待测图像进行阈值化分割得到二值图像；S3，计算杂质数量和面积：采用连通区域分析算法处理二值图像，得到若干像素强度相同且相邻的图像区域作为连通区域；根据杂质颗粒的几何特征和粉体中杂质的分布情况，从若干连通区域中筛选出符合标准的区域作为杂质区域，计算杂质数量和面积。2.根据权利要求1所述的基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法，其特征在于，获取原始图像的过程包括步骤：S11，选取光谱敏感波段：根据正常样品与杂质的光谱特性，选取光谱特性差异大的波段作为光谱敏感波段，差异小的波段作为惰性波段；S12，选择图像获取设备：选择传感器工作波段覆盖所述光谱敏感波段的相机或相机组合作为图像获取设备；S13，拍摄原始图像：将待测结晶聚合物粉体样品平面铺展，光照充分条件下，使用图像获取设备拍摄待测样品，得到多光谱图像作为原始图像。3.根据权利要求1或2所述的基于多光谱图像处理对结晶聚合物粉体杂质的检测方法，其特征在于，获取待测图像的过程具体包括步骤：S14，根据光谱敏感波段和惰性波段，从原始图像中选取若干敏感波段所对应的图像通道或通道的组合作为待测图像；或，选取敏感波段和惰性波段所对应的图像通道的加权组合对原始图像进行增强并将增强后的原始图像作为待测图像。4.根据权利要求1或2所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨双华，赵向前，曹毅，
申请(专利权)人：浙江衢州巨塑化工有限公司，
类型：发明
国别省市：