CN112750127A - 一种用于原木端面测量的图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于原木端面测量的图像处理方法，其通过控制器控制开启光源对原木端面进行照明，控制相机拍照获取初始图像，计算初始图像所有像素点的整体灰度均值，控制器将整体灰度均值与预设的灰度目标范围比较，若整体灰度均值位于灰度目标范围之内，则以初始图像作为目标图像，若整体灰度均值位于灰度目标范围之外，则计算整体灰度均值与灰度目标范围内最接近整体灰度均值的上限位值或下限位值的第一差值，并根据第一差值形成调节指令；控制器根据调节指令调节光源的亮度，然后控制相机拍照获取目标图像，使得采集的整个原木端面的目标图像亮度均匀适中，能够满足后续根据目标图像对原木端面进行测量计算，能提高对原木端面的计算精度。

Description

一种用于原木端面测量的图像处理方法

技术领域

本发明涉及原木端面测量领域，特别涉及一种用于原木端面测量的图像处理方法。

背景技术

在采用拍照获取图像以测量原木端面时，相机拍照一般会附加LED光源提供光照。但是由于测量是处于户外环境，受到日光、阴影遮挡和原木表面腐蚀程度等变化影响，相机所采集的图像会在原木端面的不同区域产生图像亮度不足(过暗)或者亮度过瀑(过亮)等整体明暗不同和局部明暗不均匀的情况，给下一步的原木端面提取和面积计算造成不良影响，加大测量计算的误差。

故需要提供一种用于原木端面测量的图像处理方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种用于原木端面测量的图像处理方法，其由相机拍摄初始图像，再根据对初始图像的分析，调节光源的亮度，然后再拍照获取目标图像，以解决现有技术中的由于图像明暗不均导致原木端面提取和面积计算造成不良影响，加大测量计算的误差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种用于原木端面测量的图像处理方法，其包括以下步骤：

步骤S11：控制器控制开启光源以对原木端面进行照明，控制器控制相机对光源照亮的原木端面进行拍照获取初始图像；

步骤S12：控制器获取并计算所述初始图像所有像素点的整体灰度均值；

步骤S13：控制器将所述整体灰度均值与预设的灰度目标范围进行比较，若所述整体灰度均值位于所述灰度目标范围之内，则以所述初始图像作为目标图像，若所述整体灰度均值位于所述灰度目标范围之外，则计算所述整体灰度均值与灰度目标范围内最接近所述整体灰度均值的上限位值或下限位值的第一差值，并根据所述第一差值形成调节指令；

步骤S14：控制器根据所述调节指令调节光源的亮度，并控制相机对原木端面进行拍照，获取目标图像。

在本发明中，所述步骤S12还包括：

控制器根据所述初始图像的各个像素点的灰度值将所述初始图像分割为若干分割区域，并计算每个所述分割区域的区域灰度均值。

进一步的，所述步骤S13还包括：

控制器将每个所述区域灰度均值分别与预设的所述灰度目标范围进行比较，若所有的所述区域灰度均值位于所述灰度目标范围之内，则以所述初始图像作为目标图像，若存在所述区域灰度均值位于所述灰度目标范围之外，则计算位于所述灰度目标范围之外的所述区域灰度均值与所述灰度目标范围内最接近所述区域灰度均值的上限位值或下限位值的第二差值，并根据所述第二差值形成区域调节指令。

进一步的，所述步骤S14还包括：

控制器根据所述区域调节指令调节光源的部分灯珠的亮度，并控制相机对原木端面进行拍照，获取目标图像。

进一步的，所述光源包括多个灯珠组，所述灯珠组呈环形分布，多个所述灯珠组的分布直径不等且同心设置，所述灯珠组的每个灯珠的亮度被单独控制。

进一步的，所述步骤S14还包括：

根据所述分割区域将所述光源对应分割为区域灯组，根据区域调节指令调节对应的所述区域灯组的亮度。

在本发明中，所述光源包括灯板，多组所述灯珠组均设置在所述灯板上，所述相机贯穿设置在所述灯板上，且所述相机位于所述灯珠组的中心部位。

在本发明中，所述步骤S12还包括：

控制器在所述初始图像上选取若干基准像素点，与所述基准像素点的灰度值相差设定差值范围的像素点归类为同一个所述分割区域，去除所述分割区域内像素点密度小于设定值的像素点。

进一步的，所述步骤S12还包括：

将区域灰度均值相差设定差值范围的所述分割区域合成一个所述分割区域。

在本发明中，所述步骤S12还包括：

控制器将所述初始图像的所有像素点按灰度值大小进行排列，在所有像素点的灰度值区间内以设定间距选取若干个灰度值作为辅助灰度值，并以所述辅助灰度值对应的像素点为辅助像素点，以相邻的所述辅助像素点的中点和所述初始图像的中心点之间的连线作为分割线，所述分割线将所述初始图像分割为若干个临时分割区域，选取所述临时分割区域内所有像素点的灰度值区间内中间灰度值作为基准灰度值，将与所述基准灰度值相差设定差值范围的灰度值对应的像素点归类为同一个所述分割区域。

本发明相较于现有技术，其有益效果为：本发明的一种用于原木端面测量的图像处理方法，其采用矩阵式自适应反馈调节光源的方法，由相机拍摄初始图像，再根据对初始图像的分析，通过控制光源的亮度，然后再拍照获取目标图像，使得采集的整个原木端面的目标图像亮度均匀适中，能够满足后续根据目标图像对原木端面进行测量计算，能提高对原木端面的计算精度。

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，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本发明的部分实施例相应的附图。

图1为本发明的一种用于原木端面测量的图像处理方法的流程图。

图2为本发明中的控制器控制光源和相机的示意图。

图3为本发明中的光源配合相机对原木端面进行拍照的示意图。

图4为本发明中的控制器控制光源的原理示意图。

图5为本发明中的原木端面的图像光源亮度不足的示意图。

图6为本发明中的原木端面的图像光源亮度过曝的示意图。

图7为本发明中的原木端面的图像具有阴影的示意图。

图8为本发明中的原木端面的图像光源亮度适中的示意图。

图9为本发明中的控制器根据区域调节指令调节对应的区域灯组的亮度的示意图。

图10为本发明中通过选取辅助灰度值分割出分割区域的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」、「顶部」以及「底部」等词，仅是参考附图的方位，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

本发明术语中的“第一”“第二”等词仅作为描述目的，而不能理解为指示或暗示相对的重要性，以及不作为对先后顺序的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，连接可以是可拆卸连接，或一体结构的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图5至图8，现有操作中对原木端面拍照时，常会由于日光、阴影遮挡和原木表面腐蚀程度等变化影响，导致采集的图像亮度不足(过暗)或者亮度过瀑(过亮)等整体明暗不同和局部明暗不均匀的情况，给下一步的原木端面提取和面积计算造成不良影响，加大测量计算的误差。

如下为本发明提供的一种能解决以上技术问题的用于原木端面测量的图像处理方法的优选实施例。

请参照图1、图2和图3，其中图1为本发明的一种用于原木端面测量的图像处理方法的流程图。图2为本发明中的控制器控制光源和相机的示意图。图3为本发明中的光源配合相机对原木端面进行拍照的示意图。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本发明提供一种用于原木端面测量的图像处理方法，其包括以下步骤：

步骤S11：控制器11控制开启光源12以对原木端面15进行照明，控制器11控制相机13对光源12照亮的原木端面15进行拍照获取初始图像。

步骤S12：控制器11获取并计算初始图像所有像素点的整体灰度均值。

步骤S13：控制器11将整体灰度均值与预设的灰度目标范围进行比较，若整体灰度均值位于灰度目标范围之内，则以初始图像作为目标图像，若整体灰度均值位于灰度目标范围之外，则计算整体灰度均值与灰度目标范围内最接近整体灰度均值的上限位值或下限位值的第一差值，并根据第一差值形成调节指令。

步骤S14：控制器11根据调节指令调节光源12的亮度，并控制相机13对原木端面15进行拍照，获取目标图像。

具体的，初始图像的像素点可表示为一个二维阵列f(x,y),该阵列包含M行与N列，其中(x,y)是离散坐标，且x＝0,1,2,...,M-1，y＝0,1,2,...,N-1。则当前图像的整体灰度均值m为可通过如下公式计算获得。

整体灰度均值m的计算公式：

这里预设的灰度目标范围记为[G1,G2]，其中G1为灰度目标范围的下限位值，G2为灰度目标范围的上限位值，控制器11需要通过调节光源的亮度，使得获取的目标图像的整体灰度均值m位于灰度目标范围[G1,G2]内。

其中，将整体灰度均值与预设的灰度目标范围进行比较，若m位于[G1,G2]之内，则则以初始图像作为目标图像，若m位于[G1,G2]之外，则将m与下限位值G1，或上限位值G2进行比较，若m<G1,意味着原木端面的图像光源亮度不足，则生成用于调高光源亮度的调节指令；同理，当m>G2时，意味着原木端面的图像光源亮度过曝，则生成用于调低光源亮度的调节指令，使得m位于[G1,G2]之内。

需要说明的是，为了减少计算量，也可将本实施例中的像素点替换为相邻的几个像素点合在一起形成的一个像素点组。

请参照图2和图4，本实施例中的光源12包括多个灯珠组(如图2中标号122所指为LED灯珠，且LED灯珠122在图中的数量不表示实际数量)，其中灯珠组呈环形分布，多个灯珠组的分布直径不等且同心设置，灯珠组的每个灯珠的亮度被单独控制，参照图2中三个环形分布且同心设置的灯珠组。

具体的，控制器包括用于控制LED灯珠122的亮度的驱动器芯片，如本实施例中采用的LED7708驱动器芯片。每个芯片可以通过PWM(脉冲宽度调制)输出控制每个灯珠组的多个LED灯珠的亮度。如光源可采用3个灯珠组，每个灯珠组包含16颗LED灯珠122，每个LED7708驱动器芯片对应控制一个灯珠组的16颗LED灯珠，LED7708驱动器芯片可以控制任意几颗LED灯珠的明暗亮度，以针对性的对原木端面进行供光。

进一步的，本实施例中的光源12包括灯板121，多组灯珠组均设置在灯板121上，相机13贯穿设置在灯板121上，且相机13位于灯珠组的中心部位，使得光源12能更好的配合相机13的拍摄，使得能更好的获得亮度均匀适中的目标图像。

在本实施例中，步骤S12还可以包括：

控制器11根据初始图像的各个像素点的灰度值将初始图像分割为若干分割区域，并计算每个分割区域的区域灰度均值。

在图像分割的过程中，控制器可将临近像素点间的相似性作为重要的参考依据，从而将在空间位置上相近且灰度值相近的像素点互相连接起来构成一个封闭的分割区域。

针对分割区域，步骤S13还可以包括：

控制器11将每个区域灰度均值分别与预设的灰度目标范围进行比较，若所有的区域灰度均值位于灰度目标范围之内，则以初始图像作为目标图像，若存在区域灰度均值位于灰度目标范围之外，则计算位于灰度目标范围之外的区域灰度均值与灰度目标范围内最接近区域灰度均值的上限位值或下限位值的第二差值，并根据第二差值形成区域调节指令。

针对区域调节指令，步骤S14还包括：

控制器11根据区域调节指令调节光源12的部分灯珠的亮度，针对区域灰度均值位于灰度目标范围之外的分割区域，可以针对性的调节与该分割区域对应的灯珠的亮度，然后控制相机13对原木端面15进行拍照，使得该分割区域的区域灰度均值位于灰度目标范围之内，从而获取合格的目标图像。

为了针对分割区域调节光源，步骤S14还包括：

根据分割区域将光源12对应分割为区域灯组，根据区域调节指令调节对应的区域灯组的亮度，即针对分割区域调节光源12的部分灯珠的亮度。

请参照图7个图9，如分割形成了分割区域A1和分割区域B1，将光源12对应分割为区域灯组A2和区域灯组B2，区域灯组A2主要对分割区域A1辐射光照，区域灯组B2主要对分割区域B1辐射光照，同时能对光源对应的进行局部的亮度调节。

在本实施例中，步骤S12具体还可以包括：

控制器11在初始图像上选取若干基准像素点，与基准像素点的灰度值相差设定差值范围的像素点归类为同一个分割区域，这样便将灰度值相差不大的像素点归类为同一个分割区域，去除分割区域内像素点密度小于设定值的像素点，能将灰度值相差不大但分散较远较稀疏的像素点去除，避免影响分割区域的范围。

其中，可以理解的是，可选择初始图像上等距分布的若干个像素点作为基准像素点。

进一步的，还可将区域灰度均值相差设定差值范围的分割区域合成一个分割区域，即能将灰度均值相差较小的分割区域合并起来。

请参照图10，在本发明中，步骤S12还可采用如下步骤分割形成分割区域：

控制器11将初始图像的所有像素点按灰度值大小进行排列，在所有像素点的灰度值区间内以设定间距选取若干个灰度值作为辅助灰度值，设定间距可为等距或递增间距，如灰度值区间为60-180，可选灰度值为60、100、140、180这几个灰度值作为辅助灰度值，并以辅助灰度值对应的像素点为辅助像素点C，以相邻的辅助像素点C的中点和初始图像的中心点之间的连线作为分割线L，分割线L将初始图像分割为若干个临时分割区域D，选取临时分割区域D内所有像素点的灰度值区间内中间灰度值作为基准灰度值，将与基准灰度值相差设定差值范围的灰度值对应的像素点归类为同一个分割区域。

更具体的，可以设置相邻的临时分割区域D具有设定的交融区域，与基准灰度值相差设定差值范围的灰度值对应的某个像素点，且该像素点满足位于该基准像素点所在的临时分割区域D及其对应交融区域内，才将该像素点与该基准像素点归类为同一个分割区域，从而将在空间位置上相近且灰度值相近的像素点互相连接起来构成一个封闭的分割区域。

本优选实施例的用于原木端面测量的图像处理方法通过采用矩阵式自适应反馈调节光源的方法，由相机拍摄初始图像，再根据对初始图像的分析，可对分割区域的灰度值进行对比分析，形成针对分割区域的区域调节指令，即将分割区域的灰度均值作为光源亮度调节参数，通过控制光源中每一颗LED灯的亮度，然后再拍照获取目标图像，使得采集的整个原木端面的目标图像亮度均匀适中，能够满足后续根据目标图像对原木端面进行测量计算，能提高对原木端面的计算精度。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S11：控制器控制开启光源以对原木端面进行照明，控制器控制相机对光源照亮的原木端面进行拍照获取初始图像；

步骤S12：控制器获取并计算所述初始图像所有像素点的整体灰度均值；

步骤S13：控制器将所述整体灰度均值与预设的灰度目标范围进行比较，若所述整体灰度均值位于所述灰度目标范围之内，则以所述初始图像作为目标图像，若所述整体灰度均值位于所述灰度目标范围之外，则计算所述整体灰度均值与灰度目标范围内最接近所述整体灰度均值的上限位值或下限位值的第一差值，并根据所述第一差值形成调节指令；

步骤S14：控制器根据所述调节指令调节光源的亮度，并控制相机对原木端面进行拍照，获取目标图像。

2.根据权利要求1所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S12还包括：

控制器根据所述初始图像的各个像素点的灰度值将所述初始图像分割为若干分割区域，并计算每个所述分割区域的区域灰度均值。

3.根据权利要求2所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S13还包括：

控制器将每个所述区域灰度均值分别与预设的所述灰度目标范围进行比较，若所有的所述区域灰度均值位于所述灰度目标范围之内，则以所述初始图像作为目标图像，若存在所述区域灰度均值位于所述灰度目标范围之外，则计算位于所述灰度目标范围之外的所述区域灰度均值与所述灰度目标范围内最接近所述区域灰度均值的上限位值或下限位值的第二差值，并根据所述第二差值形成区域调节指令。

4.根据权利要求3所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S14还包括：

控制器根据所述区域调节指令调节光源的部分灯珠的亮度，并控制相机对原木端面进行拍照，获取目标图像。

5.根据权利要求4所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述光源包括多个灯珠组，所述灯珠组呈环形分布，多个所述灯珠组的分布直径不等且同心设置，所述灯珠组的每个灯珠的亮度被单独控制。

6.根据权利要求5所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S14还包括：

根据所述分割区域将所述光源对应分割为区域灯组，根据区域调节指令调节对应的所述区域灯组的亮度。

7.根据权利要求5所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述光源包括灯板，多组所述灯珠组均设置在所述灯板上，所述相机贯穿设置在所述灯板上，且所述相机位于所述灯珠组的中心部位。

8.根据权利要求2所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S12还包括：

控制器在所述初始图像上选取若干基准像素点，与所述基准像素点的灰度值相差设定差值范围的像素点归类为同一个所述分割区域，去除所述分割区域内像素点密度小于设定值的像素点。

9.根据权利要求8所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S12还包括：

将区域灰度均值相差设定差值范围的所述分割区域合成一个所述分割区域。

10.根据权利要求2所述的用于原木端面测量的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S12还包括：

控制器将所述初始图像的所有像素点按灰度值大小进行排列，在所有像素点的灰度值区间内以设定间距选取若干个灰度值作为辅助灰度值，并以所述辅助灰度值对应的像素点为辅助像素点，以相邻的所述辅助像素点的中点和所述初始图像的中心点之间的连线作为分割线，所述分割线将所述初始图像分割为若干个临时分割区域，选取所述临时分割区域内所有像素点的灰度值区间内中间灰度值作为基准灰度值，将与所述基准灰度值相差设定差值范围的灰度值对应的像素点归类为同一个所述分割区域。

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