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1、帘子布的特征提取1 帘子布瑕疵点的主要类型本文主要针对帘子布疵点主要的四类疵点进行检测，分别是：劈缝、断经、经线连续粘并和浆斑。以下是四类疵点的大致产生原因和四类疵点各自的特点情况。1）劈缝：劈缝是相邻的两根经线由于纬线连续断开而形成的，一般在大于等于 4cm长度内没有纬线链接，疵点的宽度一般大于四厘米，约为 20 跟以上经线的宽度，长度一般约为整幅图像的一半以上，在均匀灯光的照射下，形成一条亮纹，所产生的亮度要比正常帘子布的高。帘子布劈缝疵点图像如图 1 所示：图1帘子布劈缝疵点图像2）断经：断经指的是帘子布的一股经线脱落或者断开，又称抽断经。疵点的宽度约为一到两根经线的宽度，长度一般超过整
2、幅图像的一半，通过为整幅图像的长度。在均匀灯光的照射下，形成一条亮纹，所产生的亮度要比正常帘子布的高。帘子布的断经图像如图 2 所示：图2帘子布断经图像3）经线连续粘并：这种疵点是由于相邻的两根经线因为固化了的浸胶液粘连在一起而形成的一种缺陷。疵点的宽度约为一到两根经线的宽度，长度一般超过整幅图像的一半，通过为整幅图像的长度。在均匀灯光的照射下，形成一条亮纹，所产生的亮度要比正常帘子布的高。帘子布的经线连续粘并疵点图像如图3所示：图3. 帘子布经线连续粘并疵点图4）浆斑：形成这种帘子布疵点的原因主要是干燥区的温度、酚醛乳液的品质、吸胶器的更换、干燥区的排风量以及干燥区炉内滚筒的结构等，浆斑又称
3、为胶斑，疵点区域的大小没有固定的形状，面积比较小，一般在四到十平方厘米。经向和纬向长度通常有一定的区别，疵点的区域部分比较光滑，一般是连通的，在均匀灯光的照射下，所产生的亮度要比正常帘子布的低。帘子布浆斑疵点如图4所示：图4. 帘子布浆斑疵点图像2 帘子布瑕疵点的特征提取2.1 图像特征分析的常用方法图像特征分析的方法有很多种，但具体到每幅图像，我们只会根据该幅图像的特有性质而选择其中的一种或者几种方法对其特征进行分析，图像的特征主要有图像的形状特征、图像的征纹理特征、图像的颜色特征等。1）图像的形状特征分析：经过图像预处理和图像分割，我们就可以得到目标区域的大小及边缘信息，从而得到疵点部分的
4、大致形状。通过边界、骨架及区域三种信息就可以来反映图像的目标信息。通常，人们关心的主要是目标信息的形状，而不是其他信息。所以，我们可以把图像的边界或者内部赋值“1”，其他不感兴趣的部分赋值“0”，这样即可形成一幅可以清晰显示出目标形状信息的二值图像。目标信息的特征量有长度、面积、周长、宽度、长宽比等，我们可以通过这些特征量来对疵点进行判别以及为以后的疵点分类提供较好的帮助。2）图像的纹理特征分析：在图像处理分析中，纹理结构的特征分析占据了很大地位。它具有多种特征，主要有局部特性不断重复、图像区域内纹理总体均匀和非随机排列等，常用的纹理特征提取方法也很多，比如模型方法、统计方法、几何方法、信号处
5、理方法及结构方法等。此方法很早就被提出，但因为其中存在的一些问题，在实际工程应用中很小被用到，比如分析大尺寸图像不理想、处理起来耗时等一些问题。3）图像的颜色特征分析：图像的颜色特征分析是图像统计特征分析中最常用的一种，主要 RGB 和 HIS两类彩色坐标系统。前者是面向已经系统的，相对简单，而后者主要是用来描述颜色特征。在颜色特征分析中，我们一般先把 RGB 空间转换为 HIS 空间，主要是因为在 RGB 彩色坐标系中，存在着很多的不足。第一，RGB 彩色坐标系对不同的色彩不能用准确的数值来表示，进而很难进行定量分析；第二，RGB 彩色坐标系对含有较高相关性的图像扩展对比度时，只能扩大图像的
6、明亮程度，而对图像的色调差异的增强没什么效果；第三 RGB 彩色坐标系不容易控制图像分析的结构。而 HIS母性则可以定量的描述图像的颜色特征。通过以上分析，本文选择了通过疵点的形状特征来对图像进行分析，主要有疵点的长度、宽度、面积、长宽对比及疵点的紧密度等。2.2 本文所研究疵点的特征分析在第一节我们介绍了四种帘子布疵点的类型，分别是劈缝、断经、经线粘并以及浆斑。根据这些疵点的类型和形状特征，我们选择了五个特征量对其进行分析，分别为疵点的长度、疵点的宽度、疵点的经纬向伸长度、疵点的面积及疵点的紧密度。这些疵点特征值的计算过程如下：1）疵点的长度 L：我们定义疵点的长度为在其垂直方向上具有最多的
7、像素点个数来表示。织物图像在经过分割之后，转变为二值化图像，在目标区域上的点(i，j)的像素灰度值 x ( i ,j)用式1表示: （1）由于疵点在其水平方向和垂直方向上一般都具有明显的方向性特征，因此可以选用像素点（i,j）处的四连通邻域（图5）来跟踪经纬方向上的边缘。图5 四联通邻域疵点的长度L表示为： （2）式子5.2中的Cjm表示为第j列上连通的像素点的个数。因为疵点的外观形状并不都是矩形，因此我们就需要计算出疵点区域的主轴长度，在此我们定义主轴长度为疵点区域（连通的）上像素最多的那一行。本文不管是纬向疵点还是经向疵点，长度L和宽度W均为垂直方向列或水平方向行上的最大像素点的个数。2）
8、疵点的宽度 W：疵点的宽度W的计算方法和疵点的长度L一样，疵点宽度W则表示为： （3）其中Cim为第i行上连通的像素点的个数。3）疵点的经纬向伸长度 R：疵点经纬向伸长度 R 就是疵点的长宽比，即为前面所求的疵点的长度 L 和疵点的宽度 W 的比值，疵点长宽比 R 表示为： R=L/W （4） 参数 R 能够较好的描述区域类和方向性疵点的特征形状，通常，我们能够认定为：断经疵点图像和经线连续粘并疵点图像的经纬伸长度 R 值比较大；浆斑疵点图像经纬伸长度 R 值大约靠近于1；劈缝疵点图像的经纬伸长度 R 值适中。4）疵点的面积S：不管什么样形状的目标图像区域，我们均可以把它限制于一个矩形方框内，
9、矩形区域的面积为LW，如图 5.6 所示。通过扫描整个矩形区域里的每个像素点，可直接得到灰度值为“1”的像素点的总个数，表示为式 5 （5）图6 区域面积计算在最后的二值化织物图像内，把疵点区域内的各个像素点的灰度值进行统计，灰度值为“1”的像素点的个数即为疵点的面积特征参数S，表示为式子6： （6）5）疵点的紧密度 C：疵点的紧密度又称为疵点紧凑度，我们把它定义为P2/4S。式子中，P代表疵点区域的周长（即疵点区域轮廓的长度），S代表疵点区域的面积，是圆周率。从式子中我们可以看到，若疵点区域为一个正圆，其区域周长就为2R(R 为区域圆的半径)，面积为R2，那么疵点的紧密度就为 1，即一个正圆
10、的紧密度为1。非正圆的紧密度相对会比较大些。2.3 实验结果分析经过预处理和分割之后含有疵点的二值化图像特征提取如表1所示：从表1中我们可以清楚的发现，对于浆斑疵点来说，其伸长度和紧密度都集中在1附近，也就是说浆斑疵点的形状最接近于圆，而其他三类疵点则远远大于1，所以特征值中的伸长度和紧密度是区分浆斑和其他三类疵点的有效特征；而连续粘并疵点的伸长度和紧密度都是最大的，伸长度一般都超过了一百，紧密度也跟远远大于其他三类疵点，而其他三类伸长度一般都小于 40，紧密度也远远小于连续粘并疵点的紧密度，因此伸长度和紧密度是区分经线连续粘并与其他三类疵点的有效特征；而在面积特征这一栏中，劈缝疵点的面积远远
11、大于其他三类疵点，因此面积是区分劈缝疵点与其他三类疵点的有效特征；如果紧密度适中，面积也适中的即为经线疵点，一次面积和紧密度是经线疵点的有效特征。表 1 各类疵点特征值 特征疵点类型长度（L）宽度（W）伸长度（R）面积（S）紧密度（C）劈缝1421.215.4127.3361528.18劈缝2353.412.5728.11513210.55断经238.88.45628.2420469.13断经2247.12131.4615129.98经线连续粘并1528.14.201131.3223140.23经线连续粘并2498.63.945126.3245142.15浆斑19.3249.2311.011791.034浆斑212.8512.611.0191431.1283 小结本章首先介绍了帘子布瑕疵点的主要类型及形成原因，然后介绍了图像特征提取的常用方法，有颜色分析法、纹理分析法、形状分析法等。根据瑕疵点的主要类型和独有特征，我们给出了帘子布疵点的五个主要特征，即疵点长度 L、疵点宽度W、疵点的经纬伸长度 R、疵点面积 S 及疵点的紧密度 C。通过分析对比，每类疵点有其相对于其他几类疵点不同的特征，因此本文选用了疵点的长度 L、疵点宽度W、疵点的经纬伸长度 R、疵点面积 S 及疵点的紧密度 C 作为其基本特征来对目标区域进行特征提取。
