CN105118058A - 一种色织物经纱区域自动分割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种色织物经纱区域自动分割方法，包括以下步骤：基于色织物的纱线分割图像，选取每条纱线的中心线；将每条纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，并生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图；根据每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图，计算相邻两根纱线的相关系数，并生成相关系数曲线；根据相关系数曲线，通过预设的阈值确定经纱颜色转变的纱线位置，进而分割色织物经纱区域；本发明的方法能够将经纱区域分割精确到纱线单元的级别，不仅运算速度快，而且算法鲁棒性好。

Description

一种色织物经纱区域自动分割方法

技术领域

本发明涉及色织物检测技术领域，特别是指一种色织物经纱区域自动分割方法。

背景技术

色织物是由不同颜色的经纬纱线按一定的交织规律形成的机织物，在织物的后整理的工艺中，不再进行染色或印花工艺。色织物的生产具有小批量和多样化的特点。经纱区域分割是色织物经纱条带宽度分析与经纱颜色校验的基础。

经纱区域的分割方法一般是先对织物图像的颜色分类，然后根据颜色分割经纱区域。颜色的分类方法主要有两种：一种是高斯模型分析，在Lab颜色空间模型下，建立高斯模型分离经纱的颜色，从而获得经纱的颜色区域；另一种是颜色聚类分析，在RGB、HSI、HSV或Lab颜色空间模型下，采用K-means、FCM、EM、Gustafson-Kessel、SOM等聚类算法对织物的颜色信息聚类，从而获得经纱的颜色区域。但是由于有时存在经纱颜色的距离相近或种类较多等情况时，这两种颜色分类算法并不能准确地分类经纱的颜色和分割经纱的区域。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能够准确分类经纱颜色并分割经纱区域的色织物经纱区域自动分割方法。

基于上述目的本发明提供的一种色织物经纱区域自动分割方法，包括以下步骤：

基于色织物的纱线分割图像，选取每条纱线的中心线；

将每条纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，并生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图；

根据每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图，计算相邻两根纱线的相关系数，并生成相关系数曲线；

根据相关系数曲线，通过预设的阈值确定经纱颜色转变的纱线位置，进而分割色织物经纱区域。

优选的，所述每条纱线中心线选取的位置计算公式为：

I_i＝fix((Li+L_i+1)/2)

其中，L_i表示第i根纱线分界线，I_i表示第i根纱线的中心线。

优选的，将每条纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间的转换公式为：

I＝(R+G+B)/3

$S=1-\frac{3}{R+G+B}\[min(R,G,B)\]$

$\mathrm{\θ}=\arccos \left\{\frac{0.5\[(R-G)+(R-B)\]}{{\[{(R-G)}^2+(R-B)(G-B)\]}^{0.5}}\right\}$

$H=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\θ}/360,& B\≤G\\ 1-\mathrm{\θ}/360,& B>G\end{array}\right.$

其中，H、S、I分别对应色织物图像HSI颜色空间中的三个分量。

优选的，所述生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图的步骤包括：

在范围[0,1]内以预设值w为等区间，分别计算得到纱线中心线像素点H、S、I分量的频率直方图PH、PS、PI；再综合HSI三个分量得到P＝[PH,PS,PI]。

优选的，所述相关系数的计算公式为：

$r_j=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}(P_{i,j}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j})(P_{i,j-1}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j-1})}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(P_{i,j}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j})}^2\·\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(P_{i,j-1}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j-1})}^2}}$

其中，i＝1,2,..,M，j＝1,2,..,N-1，M为频率直方图P的长度，N为色织物图像中分割的纱线总根数。

优选的，所述确定经纱颜色转变的纱线位置的步骤包括：

如果C_i-C_i+1≤0且C_i-C_i-1≤0，且C_i≤τ，则第i+1根纱的与第i根纱的分界线为经纱颜色转变的纱线位置，并且令a(i)＝1；否则a(i)＝0；其中a为色织物经纱颜色转变的纱线位置序列，i＝1,2,…,N，τ为所述预设的阈值，C_i为相关系数曲线上的点。

从上面所述可以看出，本发明提供的色织物经纱区域自动分割方法，通过将纱线条干中心线进行颜色变换，并对颜色直方图和相关系数，选定合适的阈值确定经纱颜色转变的纱线位置，从而分割织物经纱区域；本发明的方法能够将经纱区域分割精确到纱线单元的级别，不仅运算速度快，而且算法鲁棒性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的色织物经纱区域自动分割方法流程图；

图2为本发明实施例中的色织物纱线图像；

图3为本发明实施例中图2的纱线分割图像；

图4为本发明实施例的所有经纱的颜色频率直方图综合向量P；

图5为本发明实施例的相关系数曲线；

图6为本发明实施例的色织物经纱区域分割结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参考图1，为本发明实施例的色织物经纱区域自动分割方法流程图。

本发明实施例提供了一种色织物经纱区域自动分割方法，包括以下步骤：

S101、基于色织物的纱线分割图像，选取每条纱线的中心线。

本实施例的方法基于色织物的纱线分割图像。参考图2，为一幅来自色织工厂的多色机织物图像，其颜色空间格式为RGB，像素尺寸为300像素×1280像素，竖直方向为经纱方向，水平方向为纬纱方向。图2所示图像的经纱分割结果如图3所示，纱线的分割边界线如图3中下部的深色实线所示，总共分割得到105根经纱。

本步骤中，基于图3所示的色织物的纱线分割图像，选取图中每根纱线的中心线，选取的位置计算公式为：

I_i＝fix((L_i+L_i+1)/2)

其中，L_i表示第i根纱线分界线，I_i表示第i根纱线的中心线。

S102、将每条纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，并生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图。

由于HSI颜色空间更能接近人眼视觉，所以在本步骤中，将纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，具体的转换公式为：

I＝(R+G+B)/3

$S=1-\frac{3}{R+G+B}\[min(R,G,B)\]$

$\mathrm{\θ}=\arccos \left\{\frac{0.5\[(R-G)+(R-B)\]}{{\[{(R-G)}^2+(R-B)(G-B)\]}^{0.5}}\right\}$

$H=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\θ}/360,& B\≤G\\ 1-\mathrm{\θ}/360,& B>G\end{array}\right.$

其中，H、S、I分别对应色织物图像HSI颜色空间中的三个分量。如果S＝0，则H＝0。

基于上述转换结果，生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图，具体的生成步骤为：

在范围[0,1]内以预设值w为等区间，分别计算得到纱线中心线像素点H、S、I分量的频率直方图PH、PS、PI；再综合HSI三个分量得到P＝[PH,PS,PI]。w控制颜色频率直方图的大小，w的取值既要能使不同颜色纱线的频率直方图体现差异性，又要能使相同颜色纱线的频率直方图体现一致性。作为优选的，w＝0.05时，可以取得较好的结果，此时，所述频率直方图中，各分量PH、PS、PI的频率直方图的向量长度都为21；对于P＝[PH,PS,PI]，其向量长度为63。所有经纱的颜色频率直方图综合向量P如图3所示，大小为63×105。其中，本实施例的所有经纱的颜色频率直方图综合向量P如图4所示，大小为63×105。其中，白色方块对应的频率数值为0，彩色方块对应的频率数值可参考右边的颜色数值栏。

S103、根据每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图，计算相邻两根纱线的相关系数，并生成相关系数曲线。

本步骤中，相邻两根纱线的相关系数r的计算公式为：

$r_j=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}(P_{i,j}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j})(P_{i,j-1}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j-1})}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(P_{i,j}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j})}^2\·\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(P_{i,j-1}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j-1})}^2}}$

其中，i＝1,2,..,M，j＝1,2,..,N-1，M为频率直方图P的长度，N为色织物图像中分割的纱线总根数。

对于每两根相邻纱线的相关系数，做相关系数曲线C，参考图5。一般情况下，如果相邻两根经纱的颜色相同，则它们对应的相关系数基本接近于1.0；如果相邻两根经纱的颜色不同，则它们对应的相关系数是局部最小值，且小于0.8。

S104、根据相关系数曲线，通过预设的阈值确定经纱颜色转变的纱线位置，进而分割色织物经纱区域。

本步骤中，根据相关系数曲线C，相关系数曲线C上的波谷位置即为经纱颜色转变的纱线位置，具体的步骤为：

对于根据相关系数曲线C上的点C_i，如果C_i-C_i+1≤0且C_i-C_i-1≤0，且C_i≤τ，则第i+1根纱的与第i根纱的分界线为经纱颜色转变的纱线位置，并且令a(i)＝1；否则a(i)＝0；其中a为色织物经纱颜色转变的纱线位置序列，i＝1,2,…,N，τ为所述预设的阈值，主要用于区分相邻两根经纱的颜色是否相同，如果相邻两根经纱的颜色相同，则它们对应的相关系数应该大于τ；如果相邻两根经纱的颜色不同，则它们对应的相关系数是局部最小值，且小于τ。作为优选的，当τ＝0.85时，可以取得较好的校验结果。最终识别得到的色织物经纱颜色转变的纱线位置就存储在a向量中。

最后，根据经纱颜色转变的纱线位置，分割色织物经纱区域。参考图6，为本发明实施例的色织物经纱区域分割结果图。图中，经纱颜色转变点的位置如蓝色分界线所示。绿黄方格表示识别的色纱排列序列，蓝红方格表示识别的经纱颜色转变的纱线位置序列，红色方格表示经纱颜色转变的纱线位置。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种色织物经纱区域自动分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于色织物的纱线分割图像，选取每条纱线的中心线；

将每条纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，并生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图；

根据每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图，计算相邻两根纱线的相关系数，并生成相关系数曲线；

根据相关系数曲线，通过预设的阈值确定经纱颜色转变的纱线位置，进而分割色织物经纱区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每条纱线中心线选取的位置计算公式为：

I_i＝fix((Li+L_i+1)/2)

其中，L_i表示第i根纱线分界线，I_i表示第i根纱线的中心线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每条纱线中心线上的像素点从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间的转换公式为：

I＝(R+G+B)/3

$S=1-\frac{3}{R+G+B}\[min(R,G,B)\]$

$\mathrm{\θ}=\arccos \left\{\frac{0.5\[(R-G)+(R-B)\]}{{\[{(R-G)}^2+(R-B)(G-B)\]}^{0.5}}\right\}$

$H=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\θ}/360,& B\≤G\\ 1-\mathrm{\θ}/360,& B>G\end{array}\right.$

其中，H、S、I分别对应色织物图像HSI颜色空间中的三个分量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成每条纱线中心线的HSI颜色频率直方图的步骤包括：

在范围[0,1]内以预设值w为等区间，分别计算得到纱线中心线像素点H、S、I分量的频率直方图PH、PS、PI；再综合HSI三个分量得到P＝[PH,PS,PI]。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相关系数的计算公式为：

$r_j=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}(P_{i,j}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j})(P_{i,j-1}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j-1})}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(P_{i,j}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j})}^2\·\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(P_{i,j-1}-{\stackrel{\‾}{P}}_{,j-1})}^2}}$

其中，i＝1,2,..,M，j＝1,2,..,N-1，M为频率直方图P的长度，N为色织物图像中分割的纱线总根数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定经纱颜色转变的纱线位置的步骤包括：

如果C_i-C_i+1≤0且C_i-C_i-1≤0，且C_i≤τ，则第i+1根纱的与第i根纱的分界线为经纱颜色转变的纱线位置，并且令a(i)＝1；否则a(i)＝0；其中a为色织物经纱颜色转变的纱线位置序列，i＝1,2,…,N，τ为所述预设的阈值，C_i为相关系数曲线上的点。