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收稿日期! !"#$%"&%"'! 修回日期! !"#$%"(%#&))基金项目! 四川省科技支撑计划资助项目"!"#!*+"#"!# !四川省科技创新苗子工程项目
"!"#!++"&(# !西南交通大学牵引动力国家重点实验室项目"!"#!,-./,#"#
作者简介! 于广婷"#0'0%#$女$黑龙江庆安人$硕士研究生$主要研究方向为数字图像处理" 12324536753!""89#!(:;<=#!朱聪"#0'0%# $男$硕
士研究生$主要研究方向为数字图像处理!李柏林"#0(!%# $男$教授$博导$主要研究方向为逆向工程%图形图像技术%三维数字化设计等!陈小艳
"#0'"%# $女$硕士研究生$主要研究方向为数字图像处理:
光学图像中一种新的边界断点连接方法
!
于广婷! 朱)聪! 李柏林! 陈小艳
"西南交通大学 机械工程学院$ 成都 (#""$##
摘)要! 针对光学元件表面划痕不连续而导致的划痕长度难以确定的问题$提出一种基于斜率控制的不连续划
痕连接方法& 该方法首先经预处理确定不连续划痕区域!然后寻找划痕断点$并从划痕本身特点出发限定断点
间距和所连边界的曲率!最后以单像素形式对断续处进行连接$从而得到完整连续的划痕区域& 经理论分析与
实验验证
$提出的方法能够明显避免边界变形$减小测量误差$具有良好的实用性& 除光学图像外$该方法也可
用于其他涉及到断点连接的图像中&
关键词! 光学图像! 断续划痕! 边界断点连接! 自适应区域生长! 控制斜率! 最小外接矩形
中图分类号! ,-$0#:>#)))文献标志码! ?)))))文章编号! #""#%$(0&"!"#>#">%#!(>%"$
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))光学元件在加工过程中!抛光磨砂颗粒常会在其表面留下
划痕疵病!为达到通过划分疵病等级来实现对光学元件进行分
类的目的!就需要获得划痕的特征信息' 但由于划痕间断或者
光照不均等问题
!使得处理后的图像边界上存在很多断点!导
致划痕不连续!无法对其长度进行准确测量' 针对上述划痕不
连续问题!目前常用的连接方法就是膨胀细化法
(#)
' 膨胀细
化!顾名思义!即先膨胀再细化!膨胀可以将断点很好地连接起
来
!细化之后就能得到完整的目标边界!但对于断点距离较大
的情况!多次膨胀会导致图像边界发生变形!改变了人们只想
将断点连接起来并保持边界原状的初衷' 为了保持边界形状!
并降低误连接的概率!本文提出一种基于斜率控制的不连续划
痕连接方法!能将断续处以单像素形式清晰地连接在一起!而
对于非断续处则保持原状!克服了膨胀细化法导致边界变形以
及断点间误连接的问题!获得了完整连续的目标区域'
!
)划痕
划痕
(!)
是光学元件表面细长的擦伤!由抛光磨砂颗粒所
形成' 经对疵病样品多次实验发现!划痕形状近似为一定宽度
的直线段
!基于这一特征可以通过绘制划痕区域的最小外接矩
形来计算出划痕的长度*宽度等特征信息!即最小外接矩形的
长为划痕的长!其宽为划痕的宽
($)
' 划痕类型往往不一!其形
状如图 # 所示' 由该图可知!对于单一划痕来说!若划痕连续!
如" 4#所示!则不需要断点连接即可进行划痕的长与宽计算'
若划痕间断或者划痕原本连续!但由于同一划痕不同区域深浅
不一或粗细不均等因素!导致图像在预处理过程中丢失掉一部
分信息
!致使处理后的划痕出现断续现象!如" J# Y" @# 所示&
或在图像同一区域内存在两条断续划痕!且互相交叉!如" E#
"H#所示' 对于此类不连续划痕!若不将其断点处进行连接而
直接运用最小外接矩形对其进行长与宽的计算!必然会导致计
算结果出现误差甚至错误'
图 #)划痕类型
为解决划痕断续现象!先对图 # 中的非连续划痕进行分析$
第 $# 卷第 > 期
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计 算 机 应 用 研 究
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