CN100410971C - 数字图像颜色分析系统的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字图像颜色分析系统的分析方法，包括有系统准备，依次接通系统的标准光源的电源、图像采集器的电源、PC机的电源，运行本系统的颜色分析系统软件；加载图像步骤，当软件发出加载图像的指令时，PC机中的中央处理器会向图像采集处理接口板发出采集信号，由图像采集处理接口板将图像采集器传递过来的数据进行运算，并将数据以文件的形式保存在PC机中，由软件打开图像文件并显示在颜色分析系统软件上。还有基础数据检测以及划线分析和区域分析的分析图像步骤。有益效果是该分析方法与传统的人工分析方法相比较分析周期短、成本低、可以利用现有的计算机和图像采集处理接口板进行图像颜色的分析，准确度高，不存在小数点进位的问题，所以更加精确。对样品损伤小，可保留样品原件。

Description

数字图像颜色分析系统的分析方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别是一种数字图像颜色分析系统的分析方法。

背景技术

色度学三基色是这样的三种颜色，它们相互独立，其中任一颜色均不能由其它两种颜色混合产生；它们又是完备的，即所有其它颜色都可以由三基色按不同的比例组合而得到。有两种基色系统，一种是加色系统，其基色是红、绿、蓝；另一种是减色系统，其三基色是黄、青、紫(或品红)，不同比例的三基色光相加得到彩色称为相加混色。现有的颜色分析系统大多数都是对于单色图像或少数几种颜色的图像进行分析，而且仅仅是从色相、亮度、饱和度方面进行分析的，由于亮度和饱和度是用0-1之间的一个实数表示的，所以在系统处理这些数据的时候容易出现误差，并且系统不能对这些数据进行近似处理，无法准确的分析出象素点颜色值之间的差别，因而达不到准确分组的目的。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种数字图像颜色分析系统的分析方法，对样品或样品图片颜色进行分析。以利于解决现有人工分析样品专业技术人员不足、分析周期长、对样品损伤大、准确度低等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种数字图像颜色分析系统的分析方法，该方法包括以下步骤：

①系统准备

依次接通系统的标准光源1的电源、图像采集器2的电源、PC机6的电源，运行本系统的软件。

②、加载图像

当颜色分析系统软件5发出加载图像的指令时，PC机6中的中央处理器CPU会向图像采集处理接口板4发出采集信号，由图像采集处理接口板4将图像采集器传递过来的数据进行运算，并将数据以文件的形式保存在PC机6中，由颜色分析系统软件5打开图像文件并显示在颜色分析系统软件上；当颜色分析系统软件5发出放大或缩小的指令时，颜色分析系统软件会将图像的长度以及宽度信息传递给中央处理器CPU，并由中央处理器CPU按照5％的比例进行放大或缩小，然后由中央处理器CPU再将处理过的数据传送回颜色分析系统软件，颜色分析系统软件将会按照新的长度与宽度重新安排象素信息，并将结果显示在颜色分析系统软件上。

③、基础数据检测

系统在对图像分析时，将鼠标在图像上移动，PC机6中的中央处理器CPU即可自动的计算出鼠标当前的位置并将坐标传递给软件，由颜色分析系统软件读取鼠标当前坐标象素点的颜色值，并显示在颜色分析系统软件上。

④、分析图像

分析图像分为两部分内容，即划线分析和区域分析。

(A)划线分析：当中央处理器CPU接收到颜色分析系统软件发出的图像分析命令时，将会按照颜色分析系统软件要求对图像中的象素点进行取值分析；

当软件发出的命令以后，中央处理器CPU将等待接收鼠标按下的信息，一旦接收到信息后，中央处理器CPU将把图像中象素点按照二维数组方式分组。并按照如下公式进行取点分析：

i_n+1＝i_n+1

$j_{n+1}=j_0+\underset{0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(h/w)-0.5$

式中：i-表示长边象素点下标；

j-表示短边象素点下标；

h-表示短边大小；

w-表示长边大小；

n-表示取点总数；

然后，中央处理器CPU会将通过图像采集处理接口板得到第一个点的加色系统模型RGB颜色值，并将其存储在内存中，当读取到下一个点的加色系统模型RGB颜色信息时，中央处理器CPU会将其与前一个点的信息进行表，如果两个点的颜色差值在用户设定的可以允许的差值之内时，中央处理器CPU会将其作为同一组，并将该数组的统计标志加一，否则会将其与下一组颜色值比较，如果中央处理器CPU得到的颜色值与所有的已知的颜色值都不符合，中央处理器CPU就会将其作为下一组颜色值，并且新建一个统计标志。

最后，中央处理器CPU会将所有选定的象素点的颜色值进行分组，并计算出该组颜色值在选定区域所占的比例大小，进行编码，并将结果显示在颜色分析系统软件上。

(B)区域分析：如果用户选定的是区域分析，中央处理器CPU将会等待选择区域的范围，当接收到颜色分析系统软件发出的分析信号后将选定区域内的象素点的色相、亮度、饱和度HIS颜色值读取、保存在内存中，并且按照用户设定的分组个数，每组象素数至少设置为1，来选取HIS模型中的H峰值进行分组统计。

最后，中央处理器CPU将统计结果根据HIS到RGB模型转换公式进行还原，并显示在颜色分析系统软件上，转换公式如下：

(1)当0°≤H＜120°时：

(2)当120°≤H＜240°时：

(3)当120°≤H＜240°时：

式中：H-表示色相；

S-表示亮度；

I-表示饱和度；

R-表示红色；

G-表示绿色；

B-表示蓝色。

所述步骤①系统准备中的图像采集器2的光学分辨率为：1200*2400dpi以上。

所述PC机6带有图像采集处理接口板4。

本发明的效果是该分析方法解决了待测样品需要从国外进口，费用比较昂贵的问题。它与传统的人工分析方法相比较有以下几方面优点：

(1)分析周期短：本系统可以在采集到图像的同时对图像进行分析，得出用户所需要的数据，无需人工长时间分析。

(2)成本降低：不再需要进口国外的技术资料，可以利用现有的计算机和图像采集处理接口板进行图像颜色的分析，成本大大降低。

(3)准确度高：本系统采用加色系统模型RGB颜色模型进行分析，由于RGB颜色模型采用的是0-255的整数值作为数据进行分析，不存在小数点进位的问题，所以要更加精确。

(4)对样品损伤小：本系统采用的是织物的图像作为分析对象，避免了人工分析时对于织物样品的损伤，同时可以多次测量，并且保留样品原件作为产品的质量标准。

附图说明

图1为数字图像颜色分析系统结构示意图；

图2为颜色分析系统的工作流程图；

图3为系统准备的流程图；

图4为颜色分析软件的工作流程图；

图5为划线分析工作流程图。

图中：

1、标准光源            2、图像采集器

3、实物或图样          4、图像采集处理接口板

5、颜色分析系统软件    6、PC机

具体实施方式

下面结合附图对本发明的数字图像颜色分析系统的分析方法作进一步的说明。

如图1数字图像颜色分析系统结构示意图所示，本数字图像颜色分析系统包括图像采集器2，所述图像采集器2的光学分辨率为：1200*2400dpi以上，所用光学元件为CCD，PC机6带有图像采集处理接口板4。所述图像采集器2用于对实物或图样的信息进行采集，图像采集器2得到的样品实物或图样3的信息数据，由图像采集器2通过图像采集处理接口板4传入PC机6，存储在PC机6的硬盘上，并显示在与PC机6连接的颜色分析软件5上。通过颜色分析系统软件5设计程序对PC机的中央处理器和图像采集处理接口板4发出指令，然后由中央处理器CPU和图像采集处理接口板4完成对图像的颜色信息的分析处理，中央处理器CPU：Intel Pentium4 2.8C内存：512M。

本发明是利用高分辨率图像采集器2将图像图片信息捕获并传入PC机6，并显示。然后，利用颜色分析软件5对图片进行分析。加载图像按钮可以通过打开对话框加载一幅后缀名为bmp、jpg或gif的图形图像文件，并将图像显示在图像显示区内。清除图像按钮可以将图片保存为后缀名是bmp、jpg或gif的图形图像文件。放大和缩小按钮可以对图像进行放大缩小，可以使图像看的更清晰。单击清除按钮后，软件显示区域内的图像将被清除，如果图像在分析过程中有变化(如放大或缩小)，颜色分析系统软件5将提示用户进行保存。分析图像按钮实现对图片的色彩分析，可以通过用鼠标在图片上划一条线来确定选择区域，然后用户可以根据需要自行设定色差范围，颜色分析系统软件5可以根据用户设定的范围自动识别该直线上各个点的像素值，并且显示该直线上颜色的分布情况，然后对各个像素点的分布情况进行分类编码，显示每个点的分组标示符，并对相同点进行缩合编码(如将AABBCCCCDDE编码为2A2B4C2D1E)并显示出来，同时该颜色分析系统软件5还可以显示直线上各个象素点所示颜色的出现概率。

如图3系统准备的流程图所示，本系统的运行是通过下面的过程来实现的：

1、系统准备：依次接通系统的标准光源1的电源、图像采集器2的电源、PC机6的电源，运行本系统的颜色分析系统软件5。

2、加载图像：如图2颜色分析系统的工作流程图所示，当颜色分析系统软件5发出加载图像的指令时，PC机6中的中央处理器CPU会向图像采集处理接口板4发出采集信号，由图像采集处理接口板4将图像采集器2传递过来的数据进行运算，并将数据以文件的形式保存在PC机6中。由颜色分析系统软件5打开图像文件并显示在颜色分析系统软件上。当颜色分析系统软件5发出放大或缩小的指令时，系统软件会将图像的长度以及宽度信息传递给中央处理器CPU，并由中央处理器CPU按照5％的比例进行放大或缩小，然后由中央处理器CPU再将处理过的数据传送回系统软件，系统软件将会按照新的长度与宽度重新安排象素信息，并将结果显示在颜色分析系统软件上。

3、基础数据检测：系统在对图像分析时，将鼠标在图像上移动，PC机6中的中央处理器CPU即可自动的计算出鼠标当前的位置并将坐标传递给系统软件，由系统软件读取鼠标当前坐标象素点的颜色值，并显示在颜色分析系统软件上。

4、分析图像：分析图像分为两部分内容，即划线分析和区域分析。

(A)划线分析：当中央处理器CPU接收到软件发出的图像分析命令时，将会按照软件要求对图像中的象素点进行取值分析，例如，当软件发出的命令以后，中央处理器CPU将等待接收鼠标按下的信息，一旦接收到信息后，中央处理器CPU将把图像中象素点按照二维数组方式分组，并按照公式进行取点分析。公式如下：

i_n+1＝i_n+1

$j_{n+1}=j_0+\underset{0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(h/w)-0.5$

式中：i-表示长边象素点下标；

j-表示短边象素点下标；

h-表示短边大小；

w-表示长边大小。

n-表示取点总数；

然后如图5划线分析工作流程图所示，中央处理器CPU会将通过图像采集处理接口板得到第一个点的加色系统模型RGB颜色值，并将其存储在内存中，当读取到第二个点的加色系统模型RGB颜色信息时，中央处理器CPU会将其与第一个点的信息进行比较，如果两个点的颜色差值在用户设定的可以允许的差值之内时，中央处理器CPU会将其作为同一组，并将该数组的统计标识加一，否则会将其与下一组颜色值比较，如果中央处理器CPU得到的颜色值与所有的已知的颜色值都不符合的话，中央处理器CPU就会将其作为下一组颜色值，并且新建一个统计标识。最后，中央处理器CPU会将所有选定的象素点的颜色值进行分组，并计算出该组颜色值在选定区域所占的比例大小(以百分比形式显示)，如有需要，可以进行编码，并将结果显示在颜色分析系统软件上。

(B)区域分析：如果用户选定的是区域分析，中央处理器CPU将会等待选择区域的范围，将该区域内的象素点的色相、亮度、饱和度，即HIS颜色值读取、保存在内存中，并且按照用户设定的分组个数、最小象素数(至少设置为1)以及每组最小象素数(至少设置为1)来选取HIS模型中的H峰值进行分组统计。最后，中央处理器CPU将统计结果发送给颜色分析系统软件，根据HIS到RGB模型转换公式进行还原，并显示在颜色分析系统软件上。HIS到RGB模型转换公式如下：

(1)当0°≤H＜120°时：

(2)当120°≤H＜240°时：

(3)当120°≤H＜240°时：

式中：H-表示色相；

S-表示亮度；

I-表示饱和度；

R-表示红色；

G-表示绿色；

B-表示蓝色；

实施例：

给出一块布料图像图片，通过该数字图像颜色分析系统测量该布料的颜色，具体测量分析过程如下：

1、接通标准光源1电源、图像采集器电源和PC机6电源。

2、打开标准光源1。

3、打开图像采集器2。

4、打开PC机6，运行本系统的颜色分析系统软件5系统。

5、图像采集：图像采集器2打开以后，通过Windows操作系统可以预览图像，当调整图像到合适效果后采集图像。将待测布料图片图像对准图像采集器，先预览图像，待测图像位置调整好之后，正式采集图像。由图像采集处理接口板将采集得到的图像进行编码，然后存储到PC机6中。

6、图像显示：显示在颜色分析系统软件的显示窗口上。

7、区域颜色分析：打开内存中的布料图像数据；由用户指定分组个数、最小象素数以及每组最小象素数，中央处理器CPU可以在整幅图像或选定区域按照用户设定资料进行颜色分组，结果包括各个颜色分量的颜色和比例。具体方法如下：

首先由鼠标拖动确定选择区域，然后将区域坐标传递给CPU，由CPU将该选定区域内的所有象素点的色相H值提取出来，并按照用户分组个数选取一定数量的H峰值作为基值，然后按照用户设定的每组象素数大小进行比较分组，将峰值附近的象素点归为一类，然后按照用户设定的亮度值和饱和度值进行还原显示，同时将每一组象素点颜色及其所占的比例显示出来，并将需要显示的内容回传给软件。

8、直线颜色分析：打开内存中的布料图像数据；指定加色系统模型RGB的差值，在图像上划线选择需要分析的范围，由软件计算选取象素点的坐标，然后将坐标值传送给CPU，由CPU读取该坐标值的加色系统模型RGB颜色信息，并保存在内存中，如果中央处理器CPU下一次传递过来的坐标点象素颜色值与前一次相同，则将该点与前一点定义为一组，否则将该点与下一组比较，如果该点与所有颜色组的颜色值均不同，则将该点定义为新的一组。最后，由中央处理器CPU将分析结果进行编码统计，然后显示在颜色分析软件上。结果包括各个颜色分量的颜色，颜色分布编码和比例。

9、两点颜色分析：打开存入PC机的硬盘的布料图像；在图片上点击选择第一个点，中央处理器CPU将读取鼠标当前坐标值，并存储在内存中，然后当鼠标第二次点击图片时，软件会将两次的坐标值传送给CPU，由CPU读取两个坐标的象素点的加色系统模型RGB值，并对其进行比较，然后将结果显示在颜色分析系统软件上。结果包括所选择两个象素点的坐标及加色系统模型RGB差值。

Claims (3)

1. 一种数字图像颜色分析系统的分析方法，该方法包括以下步骤：

①、系统准备

依次接通系统的标准光源(1)的电源、图像采集器(2)的电源、PC机(6)的电源，运行本系统的颜色分析系统软件(5)；

②、加载图像

当颜色分析系统软件(5)发出加载图像的指令时，PC机(6)中的中央处理器CPU会向图像采集处理接口板(4)发出采集信号，由图像采集处理接口板(4)将图像采集器传递过来的数据进行运算，并将数据以文件的形式保存在PC机(6)中，由颜色分析系统软件(5)打开图像文件并显示在颜色分析系统软件上；当颜色分析系统软件(5)发出放大或缩小的指令时，颜色分析系统软件会将图像的长度以及宽度信息传递给中央处理器CPU，并由中央处理器CPU按照5％的比例进行放大或缩小，然后由中央处理器CPU再将处理过的数据传送回颜色分析系统软件，颜色分析系统软件将会按照新的长度与宽度重新安排象素信息，并将结果显示在颜色分析系统软件上；

③、基础数据检测

系统在对图像分析时，将鼠标在图像上移动，PC机(6)中的中央处理器CPU即可自动的计算出鼠标当前的位置并将坐标传递给颜色分析系统软件，由颜色分析系统软件读取鼠标当前坐标象素点的颜色值，并显示在颜色分析系统软件上；

④、分析图像

分析图像分为两部分内容，即划线分析和区域分析；

(A)划线分析：当中央处理器CPU接收到颜色分析系统软件发出的图像分析命令时，将会按照颜色分析系统软件要求对图像中的象素点进行取值分析；

当颜色分析系统软件发出的命令以后，中央处理器CPU将等待接收鼠标按下的信息，一旦接收到信息后，中央处理器CPU将把图像中象素点按照二维数组方式分组，并按照如下公式进行取点分析：

i_n+1＝i_n+1

$j_{n+1}=j_0+\underset{0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(h/w)-0.5$

式中：i-表示长边象素点下标；

j-表示短边象素点下标；

h-表示短边大小；

w-表示长边大小；

n-表示取点总数；

然后，中央处理器CPU会将通过图像采集处理接口板得到第一个点的加色系统模型RGB颜色值，并将其存储在内存中，当读取到下一个点的加色系统模型RGB颜色信息时，中央处理器CPU会将其与前一个点的信息进行表，如果两个点的颜色差值在用户设定的可以允许的差值之内时，中央处理器CPU会将其作为同一组，并将该数组的统计标志加一，否则会将其与下一组颜色值比较，如果中央处理器CPU得到的颜色值与所有的已知的颜色值都不符合，中央处理器CPU就会将其作为下一组颜色值，并且新建一个统计标志；

最后，中央处理器CPU会将所有选定的象素点的颜色值进行分组，并计算出该组颜色值在选定区域所占的比例大小，进行编码，并将结果显示在颜色分析系统软件上；

(B)区域分析：如果用户选定的是区域分析，中央处理器CPU将会等待选择区域的范围，当接收到颜色分析系统软件发出的分析信号后将选定区域内的象素点的色相、亮度、饱和度HIS颜色值读取、保存在内存中，并且按照用户设定的分组个数，每组象素数至少设置为1，来选取HIS模型中的H峰值进行分组统计；

最后，中央处理器CPU将统计结果根据HIS到RGB模型转换公式进行还原，并显示在颜色分析系统软件上，转换公式如下：

(1)当0°≤H＜120°时：

(2)当120°≤H＜240°时：

(3)当120°≤H＜240°时：

式中：H-表示色相；

S-表示亮度；

I-表示饱和度；

R-表示红色；

G-表示绿色；

B-表示蓝色。

2. 根据权利要求1所述的分析方法，其特征是：所述步骤①系统准备中的图像采集器(2)的光学分辨率为：1200*2400dpi以上。

3. 根据权利要求1所述的分析方法，其特征是：所述PC机(6)带有图像采集处理接口板(4)。

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