基于图像识别的钛丝均匀性检测方法及装置与流程

本发明涉及图像处理领域。具体涉及基于图像识别的钛丝均匀性检测方法及装置。

背景技术：

1、钛丝作为一种高性能材料，以其卓越的耐腐蚀性、高强度、低密度、无磁性、高生物相容性以及对超声波的低阻抗特性，在众多领域展现出了广泛的应用潜力，特别是在航空航天、医疗健康、化工制造、汽车工业、电子技术和体育器材制造等行业。为了优化钛丝的物流与仓储，通常采取盘绕方式，旨在提高空间利用率、降低运输成本、提升作业效率并避免在搬运过程中因纠缠而造成的损害，理想的盘绕状态要求钛丝紧密排列且分布均匀，从而最大程度地减少潜在损伤风险。

2、采用图像识别技术对盘绕状态的钛丝的表面进行均匀性检测已经成为趋势，如公开号为cn111489341a的专利申请文件，公开了一种丝盘绕丝的乱丝检测的方法，包括实时采集丝线缠绕丝盘过程中的绕盘灰度图像；在绕盘灰度图像中划分感兴趣区域；利用边缘检测算子，对感兴趣区域的各个像素点进行梯度运算，识别感兴趣区域中绕丝区域的边缘线，判断边缘线包含的直线段数量是否大于2，若是，则丝盘上存在乱丝情况。

3、然而，上述方案利用边缘检测算子识别边缘线时，边缘检测算子采用固定的梯度阈值策略来界定图像中的边缘，这一做法在实际操作中暴露出局限性，特别是在光照条件不一致的情况下，固定阈值策略可能导致图像中灰度较低区域的边缘信息被遗漏，从而影响了对钛丝边缘像素点分布的准确判断，导致边缘检测结果存在误差，进一步影响了盘绕钛丝的均匀性检测的准确性。

技术实现思路

1、为解决采用固定梯度阈值进行边缘检测容易受光照影响导致边缘检测结果不够准确，导致盘绕钛丝的均匀性检测结果准确性较低的问题，本发明提出基于图像识别的钛丝均匀性检测方法及装置。具体采用如下方案：

2、一方面，本发明提供基于图像识别的钛丝均匀性检测方法，包括：

3、采集盘绕钛丝的待检测图像，预设标准边缘检测阈值，根据所述标准边缘检测阈值，以及所述待检测图像的像素点的灰度值与灰度均值的相对偏差，计算所述像素点的初始边缘检测阈值，所述初始边缘检测阈值与所述相对偏差负相关；

4、基于所述初始边缘检测阈值进行初始边缘检测，得到多个边缘连通域，根据任意两个边缘连通域的曲率差异和重叠程度，计算二者的可连通程度，所述可连通程度与所述曲率差异负相关，与所述重叠程度正相关，所述重叠程度为二者的重叠像素点数量和二者的总像素点数量之比；

5、利用所述可连通程度调整所述重叠像素点的初始边缘检测阈值，调整后的边缘检测阈值与所述可连通程度负相关，调整后重新进行边缘检测，根据边缘检测结果判断所述盘绕钛丝是否均匀。

6、有益效果在于：本发明通过自适应设定每个像素点的边缘检测阈值，进行边缘检测，并且根据边缘检测结果中每两个边缘连通域的可连通程度对二者的重叠像素点的初始边缘检测阈值进行调整，并重新进行边缘检测，得到的边缘检测结果有效克服了固定阈值方法在复杂光照条件下的局限性，减少了边缘信息遗漏，提升了边缘检测的精确度，使检测结果更加全面且可靠，能够更准确地反映钛丝盘绕的均匀性状态，通过精确的均匀性检测。

7、优选的，所述调整后的边缘检测阈值满足如下关系式：

8、，其中，和均为边缘连通域的序号，为重叠像素点的序号，为第个边缘连通域和第个边缘连通域的第个重叠像素点的初始边缘检测阈值，为第个边缘连通域和第个边缘连通域的第个重叠像素点调整后的边缘检测阈值，为第个边缘连通域和第个边缘连通域的可连通程度。

9、有益效果在于：该调整策略通过依据边缘连通域间的连通程度动态优化了像素点的检测阈值，提高了边缘检测的自适应性和精确性，从而在复杂图像分析中显著增强了对细微结构的区分与识别能力。

10、优选的，所述可连通程度满足如下关系式：

11、，其中，和均为边缘连通域的序号，为第个边缘连通域和第个边缘连通域的可连通程度，为第个边缘连通域的所有像素点的曲率均值，为第个边缘连通域的所有像素点的曲率均值，为第个边缘连通域和第个边缘连通域的重叠程度，为线性归一化函数。

12、有益效果在于：综合考虑边缘连通域的曲率均值的相似性和边缘连通域的重叠程度来量化连通域之间的可连通性，有效地提升了图像边缘识别的准确性。

13、优选的，所述根据最终边缘检测结果判断所述盘绕钛丝是否均匀，包括：

14、将所有边缘连通域的斜率链码进行长度对齐，并计算所有边缘连通域的斜率链码均值，利用差分法获取每个边缘连通域的斜率链码与斜率链码均值的差异度；若差异度小于或等于预设的差异度阈值，将边缘连通域作为目标边缘连通域，否则，不作为目标边缘连通域；将所述目标边缘连通域与所有边缘连通域的数量之比，作为所述钛丝的均匀性；预设均匀性阈值，若所述盘绕钛丝的均匀性大于所述均匀性阈值，所述盘绕钛丝分布均匀；否则，所述盘绕钛丝分布不均匀。

15、优选的，所述边缘检测还包括：根据所有任意两个边缘连通域的可连通程度的累加值，以及所述边缘连通域的数量与理论数量的数量差异，计算所述边缘检测的评价指标，所述评价指标和所述累加值以及所述数量差异均为负相关；获取初始边缘检测的评价指标和重新进行边缘检测的评价指标，若，将所述重叠像素点调整后的边缘检测阈值作为所述重叠像素点的最终边缘检测阈值，否则，将所述重叠像素点调整前的边缘检测阈值作为所述重叠像素点的最终边缘检测阈值；基于所述重叠像素点的最终边缘检测阈值进行边缘检测。

16、有益效果在于：构建边缘检测结构的评价指标，利用指标指导边缘检测优化过程，对重叠像素点的边缘检测阈值进行精细调整，增强了边缘检测的适应性和图像细节区分度，提升了整体分析质量。

17、优选的，所述边缘检测的评价指标满足如下关系式：

18、

19、式中，为所述边缘检测的评价指标，和均为边缘连通域的序号，为边缘连通域的总数量，为边缘连通域的理论数量，为第个边缘连通域和第个边缘连通域的可连通程度，为归一化函数。

20、有益效果在于：该评价指标通过综合考量实际检测的边缘连通域间连通程度与理论预期的偏差，有效反映了边缘检测的完整性，提升了结果可靠性。

21、优选的，所述像素点的初始边缘检测阈值，其中，为像素点的序号，为第个像素点的初始边缘检测阈值，为所述待检测图像用于边缘检测的标准边缘检测阈值，为第个像素点的灰度值和所述待检测图像的灰度均值的相对偏差。

22、优选的，预设标准边缘检测阈值的方法为：获取所述待检测图像的梯度图，利用大津阈值法获取梯度阈值，将所述梯度阈值作为所述待检测图像用于边缘检测的标准边缘检测阈值。

23、另一方面，本发明还提供基于图像识别的钛丝均匀性检测装置，包括：处理器和存储器，所述处理器和所述存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时，使得所述钛丝均匀性检测装置执行所述钛丝均匀性检测方法中任意一项的步骤。

24、本发明具有以下效果：

25、本发明有效克服了基于固定梯度阈值进行边缘检测的方法在复杂光照条件下的局限性，减少了边缘信息遗漏，提升了边缘检测的精确度，使得边缘检测结果更加准确，全面可靠，进而提高了盘绕钛丝的均匀性识别的准确性，有利于早期发现问题、指导工艺调整，保障了盘绕钛丝的质量。