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铜币表面变色和腐蚀的图像处理技术研究

作　者: 金磊
导　师: 姜月秋
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 颜色量化图像分割 K均值算法像素计数法八叉树算法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
引　用: 3次
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内容摘要

随着图像处理技术的快速发展和进步,其应用范围也越来越广泛。如在工业、农业、医学以及航空等领域都有大量的应用。为了检测铜币表面是否发生变色和腐蚀,准确的提取变色和腐蚀的区域以及精确的计算该区域的面积,本文将以流通硬币中的铜质硬币(以下章节所说铜币均指铜质硬币)作为研究对象。通过对大量的铜币图像进行分析和研究,从而提出了一套基于图像处理技术的铜币表面变色和腐蚀区域提取的处理方案。首先,为了能更加准确的提取铜币表面的变色和腐蚀区域,需要对铜币图像进行预处理。该过程主要包括铜币区域的剪裁,图像的去噪以及对比度增强等。在去噪过程中,提出了一种改进的中值滤波方法。该方法能有效的改善对图像边缘和细节的平滑。其次,对于铜币图像的颜色量化处理,设计了一种新的基于聚类的颜色量化算法。该算法在HSI颜色空间下对图像的颜色进行粗分类并确定初始聚类中心,再转换到RGB颜色空间下,结合K均值算法来完成最终的聚类中心的求解。从而完成铜币图像的颜色量化过程。实验结果表明,该算法不仅具有理想的量化效果,还能较好的保留图像的细节和层次感。然后,通过分析目前各种常用分割算法的特点和适用范围,得出当前常用的分割算法无法直接运用于本文的分割处理。从而提出结合变色和腐蚀区域的颜色特征以及亮度特征来完成对铜币表面变色和腐蚀区域的分割。最后,利用简单有效地像素计数法和八叉树算法来完成变色和腐蚀区域的面积计算。本文主要对铜币表面变色和腐蚀区域的提取和面积计算过程进行了研究,研究成果对于利用图像处理技术来检测硬币的表面质量具有重要的指导意义。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-16
  1.1 研究的背景和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
    1.2.1 图像处理技术在表面检测中的应用  12-13
    1.2.2 图像处理技术在硬币表面质量检测中的应用  13
  1.3 本文的主要研究内容和处理方法  13-14
    1.3.1 本文的研究内容  13-14
    1.3.2 本文的处理方法  14
  1.4 本文的结构安排  14-16
第2章颜色空间的选择  16-26
  2.1 颜色理论  16-17
  2.2 颜色空间  17-22
    2.2.1 RGB 颜色空间  17-18
    2.2.2 CIELAB 颜色空间  18-19
    2.2.3 HSI 颜色空间  19-22
  2.3 色差度量  22-23
    2.3.1 基于RGB 颜色空间的色差度量  22-23
    2.3.2 基于均匀颜色空间的色差度量  23
    2.3.3 基于视觉模型的色差度量  23
  2.4 颜色相似性度量  23-25
    2.4.1 色度饱和度相似系数  24
    2.4.2 亮度相似系数  24-25
    2.4.3 颜色相似系数  25
  2.5 本章小结  25-26
第3章铜币图像的预处理  26-44
  3.1 铜币区域的剪裁  26-33
    3.1.1 阈值分割  27-29
    3.1.2 数学形态学  29-31
    3.1.3 边界跟踪  31-32
    3.1.4 铜币区域的提取  32-33
  3.2 铜币图像的增强处理  33-43
    3.2.1 铜币图像的去噪处理  33-38
    3.2.2 铜币图像的对比度调节  38-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章铜币图像的色彩量化  44-59
  4.1 常用的色彩量化方法  44-47
    4.1.1 统一量化法  44
    4.1.2 频度序列法  44-45
    4.1.3 中位切分法  45
    4.1.4 八叉树量化法  45-47
    4.1.5 聚类算法  47
  4.2 一种新的基于聚类分析的色彩量化算法  47-52
    4.2.1 算法的总体介绍  48
    4.2.2 算法的具体实现  48-52
  4.3 算法分析  52-58
    4.3.1 粗分类与量化效果及时间的关系  52-53
    4.3.2 算法的有效性分析  53-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章变色和腐蚀区域的分割及面积计算  59-69
  5.1 常用的彩色图像分割算法  59-61
    5.1.1 直方图阈值法  59-60
    5.1.2 基于边缘检测的分割方法  60
    5.1.3 基于区域的分割方法  60
    5.1.4 基于色彩空间聚类的方法  60-61
  5.2 变色和腐蚀区域分割的实现  61-64
    5.2.1 铜币图像的特点  61-62
    5.2.2 基于颜色特征的图像分割  62
    5.2.3 变色和腐蚀区域的分割结果  62-64
  5.3 变色和腐蚀区域的面积计算  64-68
    5.3.1 像素计数面积法  65
    5.3.2 基于Freeman 链码的目标面积Tang 计算方法  65-66
    5.3.3 变色和腐蚀区域的面积计算方法  66-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  75-76
致谢  76-77

铜币表面变色和腐蚀的图像处理技术研究

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