PCB光电图像光照不均蜕化的校正及阈值分割方法

分析了CCD获取的图像光照不均蜕化产生原因.针对光照不均蜕化的印刷电路板图像的具体情况,用同态滤波器在频域空间进行滤波而增强图像,从而改善图像的目标与背景对比度.讨论了最大类间方差法,给出了其优点.为了更好的分割图像,在此基础上,考虑两类间距与各类内聚性对图像分割的不同影响,提出了一种改进的最大类间方差法.最后对光照不均蜕化的PCB光电图像用不同方法进行了实验,结果表明改进方法能更好地分割图像.     

一种改进的球栅阵列封装焊点射线图像阈值分割算法

球栅阵列封装焊点的射线图像具有信噪比差、背景不均匀等特点,故传统的阈值分割方法无法将目标焊点与背景图像很好的分割.本文通过对球栅阵列封装焊点射线图像直方图的分析,利用了自适应维纳滤波对阈值分割前的图像进行了预处理.根据图像的差异来调整该滤波器的参量,对局部差异大的地方进行小的平滑操作,对局部差异小的地方进行大的平滑操作.在最大类间方差法的基础上,对分割后的图像进行了进一步的分析并提出了改进的二次分割方法.改进的方法为并不直接通过OTSU法进行二值化处理来去除背景,而是在阈值分割得到的两个灰度级内通过计算中值和统计最大灰度像素的方法得到了更优化的阈值,使得去除背景后的焊点图像整体更加清晰和均匀.在背景灰度级内寻找了一个合适的灰度级作为处理后的灰度图像新背景,实验证明该方法明显改进了传统最大类间方差法对球栅阵列封装焊点射线图像的阈值分割效果.     

基于最大散度差准则的阈值图像分割

针对目标和背景的面积相差很大时,最大类间方差阈值法(Otsu阈值法)得到的阈值是"有偏"的,从而造成阈值图像分割失败的问题,提出一种最大散度差准则的阈值图像分割方法。最大散度差准则以广义散度差——类间方差减去C倍的类内方差作为分离性度量,同时考虑类间方差和类内方差在可分性中的作用,可有效克服最大类间方差阈值法(Otsu阈值法)的阈值"偏移"现象。实验结果表明:通过选择适当的参数C,该方法能得到比最大类间方差法更好的分割结果。     

基于图像分割和动态直方图均衡的电润湿显示器图像增强算法EI北大核心CSCD

针对电润湿电子纸存在油墨回流、接触角迟滞、电荷捕获等现象导致图像对比度不高、纹理边缘不清晰和细节丢失等问题,本文提出了一种基于图像分割和动态直方图均衡的电润湿显示器图像增强算法。该算法综合了最大类间方差法(Otsu法)和最大熵分割算法的优点,提出了基于方差权重的最大类间方差和最大熵阈值分割算法。利用该分割算法把图像分割为背景区和目标区,将两个区域的亮度均值以及基于方差权重选取的阈值作为分割点将原始图像直方图分成四个子直方图,然后分别对子直方图进行灰度重分配,最后对四个子直方图进行直方图均衡。实验结果表明:与其他将直方图进行分区的直方图均衡算法相比,该算法图像质量评价指标峰值信噪比提高约25.6%~45.5%,熵差降低约29.1%,结构相似度更接近1。同时将其应用在电润湿显示器上,其显示图像具有更高的对比度,细节纹理更加清晰,具有更好的视觉效果。     

基于改进Otsu法的遥感图像油罐目标分割研究

为了对可见光遥感图像中油罐目标进行快速分割,在前人工作的基础上提出了一种快速的方法。对可见光遥感图像灰度值分布特点进行分析,用数组对满足先验知识的像素进行统计,使图像中缺失的灰度值不再参加计算,大大减少了冗余计算。以类间方差函数的代替函数(二者在同一位置取得最大值)进行分段处理,提高了运算速度。实验证明,这种方法可以应用到可见光遥感图像油罐目标的分割中,且分割效果优于Otsu法,实验所用图像的处理速度是前人改进方法的5倍以上。     

印制电路板缺陷图像边缘检测

为了提取含噪声印制电路板(PCB)光板缺陷图像边缘信息,提出了一种基于混合法的图像边缘检测方法.在分析类间最大距离法图像分割基本原理的基础上提出了一种改进的类间最大距离法(IMDBC);设计了结合中值滤波、IMDBC、改进的数学形态学边缘检测算子与LOG算子进行PCB光板缺陷图像边缘检测的混合方法.用CCD及显微镜成像系统获取4幅PCB光板缺陷图像,结果表明:用本文方法提取出的图像边缘信息清晰且较精确,噪声点较少,所得到的4幅图像优质系数是其它6种方法的1.0111~1.3586倍.     

不均匀光照的路面裂缝检测和分类新方法

针对受光照不均影响的路面裂缝图像,提出一种基于Sobel算子和最大熵法的图像分割算法,并采用长线段与原图进行与操作和判断黑色像素所占比例的方法去除图像孤立噪声点.根据不同类型裂缝的几何形态,提取投影向量、分布密度和空洞数等特征值作为路面裂缝分类的依据,设计径向基函数神经网络的分类器实现对裂缝的准确分类.实验结果表明,较传统全局阈值算法,本文算法对光照不均图像的处理不仅能很好的提取裂缝边缘,且具有很强的抗噪能力,对路面裂缝的分类准确率高.     

不均匀光照的路面裂缝检测和分类新方法

针对受光照不均影响的路面裂缝图像,提出一种基于Sobel算子和最大熵法的图像分割算法,并采用长线段与原图进行与操作和判断黑色像素所占比例的方法去除图像孤立噪声点.根据不同类型裂缝的几何形态,提取投影向量、分布密度和空洞数等特征值作为路面裂缝分类的依据,设计径向基函数神经网络的分类器实现对裂缝的准确分类.实验结果表明,较传统全局阈值算法,本文算法对光照不均图像的处理不仅能很好的提取裂缝边缘,且具有很强的抗噪能力,对路面裂缝的分类准确率高.     

基于最大模糊熵和遗传算法的图像分割

为了分割照度不均匀的网格图像,提出了一种基于最大模糊熵和遗传算法的阈值分割方法。基于模糊集合理论,根据像素灰度值把原始图像中的像素分为黑和亮两个模糊集,利用最大模糊熵准则确定模糊区间的范围,寻找模糊参数的最优组合,实现图像分割。由于穷举法搜索模糊参数的最优组合存在计算复杂度高、占用存储空间大等缺点,因此采用了遗传算法确定最优阈值。为了验证该方法的有效性,对其进行了图像分割实验,并与最大类间方差法、迭代法和一维最大熵法进行了比较。实验结果表明,该方法能够自动、有效地选取阈值,分割效果优于其它三种算法,并能保留原始图像的主要特征。     

基于可见光光谱和随机森林算法的冬小麦冠层图像分割

数字图像分析技术因其高效、快速等特点,已被广泛应用于作物长势和氮素营养状况的无损监测领域。获取作物冠层覆盖度及可见光光谱亮度值及其衍生的色彩指数,需要从作物冠层图像中准确分割出作物图像。研究以冬小麦与背景(土壤)在可见光波段反射率的差异为依据,利用基于CIEL*a*b*色彩空间a*分量的最大类间方差法和基于sRGB和CIEL*a*b*两个色彩空间的随机森林算法对冬小麦冠层图像进行了分割,并比较了图像分割精度。结果表明,三种方法均具有较高的分割精度,其中基于随机森林算法的图像分割效果明显好于最大类间方差法,而基于sRGB和CIEL*a*b*两个色彩空间的随机森林算法的图像分割效果差异较小。研究结果表明,随机森林算法可直接利用冠层图像可见光波段的三个色彩分量(R,G和B)分割冬小麦冠层图像。     

Study of improved Otsu algorithm and its ration evaluation analysis for PCB photoelectric image segmentation

The algorithm of maximum variance between clusters (traditional Otsu algorithm) is discussed, and its advantage is given also. In order to segment the PCB photoelectric image better, on the basis of the traditional Otsu algorithm, considering the different influence of image segmentation about the factors of the distance between target and background as well as each kind of cohesion, an improved Otsu algorithm is proposed, and its basic principle and segmentation advantages are analyzed in detail. In order to evaluate these segmentation results impersonally by using different algorithms, the quantitative criteria of gray-level contrast and district interior uniformity are adopted to evaluate these segmentation results impersonally. Finally, the different segmentation experiment contrasts of PCB photoelectric image between our algorithm and other algorithms is executed, the results of experiment indicate that our algorithm has relatively better segmentation quality.     

改进的非下采样Contourlet变形红外弱小目标检测方法

针对存在复杂背景干扰和噪声的红外图像弱小目标检测问题,提出了一种非下采样Contourlet变换（NSCT）的改进的红外弱小目标检测方法。首先对含弱小目标的红外图像进行预处理,然后利用NSCT进行变换,并利用改进的非线性映射函数和能量交叉融合相结合的方法实现了背景杂波的抑制,最后引入Otsu算法进行阈值分割分离出红外弱小目标。通过与同类弱小目标检测算法的对比实验,验证了该方法的有效性。     

大豆冠层多光谱图像提取方法

为解决大豆冠层在近地端的多光谱图像边缘灰度不均,目标与背景之间灰度差别小,难以准确高效地获取大豆冠层目标区域的难题,将多光谱成像处理技术与经典图像分割方法有机融合,提出基于多光谱图像处理技术的大豆冠层提取方法。以东北大豆为对象,通过Sequoia多光谱相机采集绿光、近红外、红光、红边和可见光五类大豆多光谱图像,采用高斯平滑滤波法对原始大豆多光谱图像进行预处理,分析多光谱图像中大豆冠层和背景的灰度直方图分布特性,在此基础上利用迭代法、Otsu法和局部阈值法提取原大豆多光谱图像中冠层区域,并以图像形态学开运算处理细化和扩张背景,避免图像区域内干扰噪声对大豆冠层识别效果的影响,同时以有效分割率、过分割率、欠分割率、信息熵以及运行时间等为监督指标,对大豆冠层多光谱图像识别模型进行效果评价。大豆冠层识别模型中迭代法可以有效分割近红外和可见光大豆冠层图像,有效分割率分别为97.81%和87.99%,对绿光、红光和红边大豆冠层图像分割效果较差,有效分割率低于70%;Otsu法和局部阈值法可以有效分割除红光波段的其余四种多光谱大豆冠层图像,且有效分割率均在82%以上;三种算法对红光大豆冠层图像的有效分割率均低于20%,未达到较好效果。在原始多光谱图像中应用迭代法、Otsu法和局部阈值法提取大豆冠层图像与标准图像的信息熵平均值波动幅度分别为：0.120 1,0.054 7和0.059 8,其中Otsu法和局部阈值法较小,表明了对于大豆冠层多光谱图像识别中两种算法的有效性。该算法中Otsu法和局部阈值法均可以有效提取绿光、近红外、红边和可见光等多光谱的大豆冠层图像,二者较为完整地保留了大豆冠层信息,其中Otsu法实时性能较局部阈值法更好。该成果为提取农作物冠层多光谱图像提供理论依据和技术借鉴。     

基于改进的两维Otsu管道红外图像高温区域分割研究

石化管道通常可分为常温区域和高温区域两部分。高温区域的存在影响着整个系统的安全运行，热量的散失将会引起资源的浪费及环境的污染等一系列问题。红外光谱图像能够较好地描述石化管道的高温区域，但是如何从中提取高温区域是红外光谱图像处理的一类难题。为实现从红外图像中，将高温区域准确快速分割出来的目的，基于经典的一维Otsu算法提出一种改进的二维多阈值自动获取方法。该算法首先对管道红外图像进行经典单阈值分割，将图像划分为背景和管道两部分。然后基于管道图像区域，以管道灰度图像与平均值图像作为图像二维,对目标图像进行二维双阈值分割，最终将较大的阈值作为划分管道常温区域与高温区域的分割点。将本算法对不同的管线进行多次试验分析，结果表明，采用改进的二维Otsu多阈值算法能够更加清晰的将管道从复杂背景中提取出来，并在此基础上把高温区域更精确的分割。     

基于加权LoG算子的红外弱小目标检测方法研究

提出一种基于加权LoG算子及形态学运算的方法来提高远距离红外弱目标检测效率。通过不同尺度的加权LoG算子对图像进行运算，提取响应值最大的特征图。对图像进行形态学运算去噪，并进行Otsu二值分割聚类。输出目标点在图像上的位置坐标。实验结果表明:该方法与传统滤波方法相比，信噪比增益为36.9，杂波抑制因子为4.7，均比传统滤波方法要好。     

同色异谱破坏特性及其在相似异物检测中的应用

由于相似异物与所处背景的外观特征极其相近,现有的光谱成像检测技术遇到新的挑战。针对复杂背景中相似异物检测难题,提出了利用同色异谱破坏特性的透反射光谱图像检测方法。在分析同色异谱破坏过程中异物与背景光谱特性差异基础上,建立了波长优选函数筛选最优波长的透反射光源构建成像检测系统。以棉花中的白色丝状异物作为实验对象,利用最佳波长透反射成像系统获取异物特征,采用图像决策层融合增强异物图像特征,最后利用二值化处理提取异物目标。实验结果表明,在利用390 nm反射波长与580 nm透射波长的双波长图像检测中,成像系统获取的相似异物图像特征明显,异物提取后检测结果与实际相符。此方法可有效检测棉花中多种白色丝状异物,为相似异物检测提供了一种新思路。     

One step hologram calculation for multi-plane objects based on nonuniform sampling (Invited Paper)

The nonuniform sampling method in hologram plane is proposed to reconstruct objects on multi-plane simultaneously. The hologram is nonuniformly sampled by decomposing it into several parts with various sampling rates. The hologram is calculated based on the nonuniform fast Fourier transform （NUFFT） algorithm. In the experiment, we load this nonuniformly sampled hologram on phases-only spatial light modulator （SLM）, and by illumination with collimated light objects with different sampling rates are reconstructed at different distant planes simultaneously. Both of the numerically simulation and optical experiments are performed to demonstrate the feasibility of our method. The experiment also shows that our proposed nonuniform sampled hologram for multi-plane objects is calculated by only one step, better than conventional method that needs several steps of calculation proportional to the numbers of object planes.     

一种分焦平面偏振成像系统光源标定方法北大核心CSCD

水下偏振成像技术是目前水下成像研究的热点,由于自然光在水中衰减大,水下成像系统多采用主动照明方式。针对分焦平面偏振成像系统中偏振照明光源与偏振探测像元偏振方向不匹配引起采集图像偏振信息存在的偏差,进而影响目标图像增强质量的问题,提出了一种分焦平面偏振成像系统光源标定方法。阐述了偏振光源的标定原理,然后给出偏振光源标定的实施步骤,最后采用偏振去雾算法和图像质量评价方法对标定前后的水下目标图像进行了图像增强和图像质量评价。评价结果表明,标定后的增强图像质量优于未标定的增强图像质量,平均梯度最大提升了2.48倍。该标定方法简单有效,实用性强,适用于分焦平面偏振成像系统偏振光源标定。