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第四章 光电信息技术 * 目前，摄像检测主要应用摄像技术和计算机数字图象处理技术对被测量进行自动检测和控制。下面举例说明。 三．高压容器焊缝底片缺陷的摄像测量 随着摄像测量技术和模式识别技术的发展，已研制出底片的摄像测量法，利用计算机对摄像的焊缝底片进行自动识别。其原理框图如图4.5.4－1所示。 §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * 1、焊缝底片图象的摄像输入 2、图象预处理 （1）灰度变换 运用全域线性变换，增强缺陷与背景的反差，使图象清晰，特征明显。 设p0(i,j)为原始图象的灰度，p1(i,j)为经过变换后的灰度。初始灰度级范围为(a,b)，变换后的灰度级范围为(a’,b’),则： p1(i,j)=a+(b-a)*[p0(i,j)-a]/(b-a) a ?? p0(i,j)?b 即将原来的(a,b)范围扩展为(a,b)范围。经灰度变换后，图象对比度增强了 §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * （2） 降噪处理 降噪处理通常称为平滑或滤波。其目的在于滤除干扰，突出目标特征。对滤波处理的要求有两条：一是使图象清晰；二是不要破坏图象中的轮廓和边缘等有用信息。常用的方法分为空域法和频域法。空域法包括噪声消除法、邻域平均法、中值滤波法、掩模匹配法等。频域法有低通滤波法等。 模糊加权均值滤波器(FWA)将滤波窗内的样本看作一个模糊集A中的元素，窗内样本xi根据其样本值有不同的隶属度ui，其隶属度由模糊集的隶属函数u(di)映射而得，其中di为样本xi与滤波输出之间的差值。 §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * 这里，隶属函数u(di)的定义域为（0,+??，值域为[0,1]的单调递减函数。当由估计器算出的估计值导出的隶属度加权均值后所得的值等于原估计值时，达到最佳估计。 具体算法描述如下： 1, 设滤波输出初值y0为滤波窗内各样本的均值，由这个初值导出样本的隶属度u0i；　 2, 对导出的模糊隶属度u0i进行加权均值，得到新的输出y1； 3, 比较y0与y1的差值是否小于预定的阈值?，若小于该阈值，则迭代结束，输出为y，否则由y1导出新的模糊隶属度u1i； §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * 依次类推，直至前后两次估计值的差小于阈值?。 本算法中取模糊隶属函数u(xi)=exp(-(xi-y)2/?)，其中，y为滤波输出，?为尺度参数。?决定着模糊集的形状，实验证明，当?在5000左右时，能够比较好的满足要求。降噪处理后的图象如图4.5.4－4所示。 3、图象分割 图象分割方法中的阈值化因易于实现、计算量小、性能较稳定而被广泛使用。 §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * 这里，采用单一阈值。设f(i,j) 为原图象的灰度值，g(i,j)为阈值图象的灰度值，T为阈值，则： 由此可见，T的选择很重要。若阈值选的过低，会将目标物体的像素误归为背景；若阈值选的过高，背景难以去除。 阈值选取方法很多，经过实验，采用一种基于二维灰度直方图Fisher线形分割的图象分割方法。  §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * 具体算法如下： 平均灰度直方图。 （2）对邻域平均灰度直方图，用改进的Otsu法，得到阈值T。 Reddi利用梯度概念，改进了Otsu法。其算法如下： 平均值，c为迭代次数，h(l)是各灰度级出现的频数； 2）计算梯度ec = [m(0,kc)+m(kc,255)]/2-kc ； §4.5.4 摄像测量 第四章 光电信息技术 * 3）判断是否满足?ec???，若满足则转至6），否则继续； 4）令kc+1= kc + ec; 5）令c=c+1，转至2）； 6）输出kc作为阈值。 (3) 对图象进行阈值化。 图象中，灰度值大于阈值的像素置为白，小于阈值的像素不变。阈值化之后目标物体与背景分离。图4.5.4－5是气孔缺陷经过图象分割后得