專利名稱：特征值提取方法及系統(tǒng)的制作方法
特征值提取方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種圖像的特征值提取方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)：
表面質(zhì)量的好壞是工業(yè)產(chǎn)品的一項(xiàng)重要衡量指標(biāo)，各種產(chǎn)品表面質(zhì)量的檢測(cè)與控制技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題。
在現(xiàn)有技術(shù)中，常采用自動(dòng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品表面質(zhì)量的檢測(cè)。自動(dòng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)被定義為用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺功能，自動(dòng)的從客觀事物的圖像中提取信息， 進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)，測(cè)量和控制。一個(gè)典型的自動(dòng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、數(shù)字圖像處理以及智能判斷決策模塊等等。在具體進(jìn)行產(chǎn)品表面質(zhì)量的檢測(cè)時(shí)，系統(tǒng)首先通過(guò)CCD相機(jī)或其它圖像拍攝裝置將目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，然后轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息，進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其它條件輸出判斷結(jié)果。
但是在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題由于具體檢測(cè)的產(chǎn)品表面不同，對(duì)所述自動(dòng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)的要求也不同，比如用于織物表面瑕疵在線檢測(cè)的裝置，由于織物流水線的高速運(yùn)動(dòng)，圖像采集的速度可能高達(dá)每秒100到200幀左右，那么就需要要求圖像處理的速度要等于甚至快于圖像采集的速度，而圖像處理的速度很大程度上決定于在圖像中提取目標(biāo)的特征的計(jì)算速度，而如何實(shí)現(xiàn)快速提取目標(biāo)的特征以便滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需求是現(xiàn)有技術(shù)中的一大難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種特征值提取方法及系統(tǒng)，所述特征值提取方法及系統(tǒng)可以更加快速地提取各個(gè)像素點(diǎn)的特征值。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種特征值提取方法，所述方法包括對(duì)輸入圖 像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度；對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的垂直梯度；分別計(jì)算各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值、水平梯度與垂直梯度的乘積和垂直梯度平方值；分別累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和；根據(jù)所述窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值。
進(jìn)一步地，所述對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度包括
按行利用第一卷積核進(jìn)行一維卷積計(jì)算，設(shè)當(dāng)前有效點(diǎn)的像素值為g(x，y)，第一卷積核為(fl、f2.....fM)，則按行利用第一卷積核進(jìn)行一維卷積計(jì)算為
權(quán)利要求
1.一種特征值提取方法，其特征在于，所述方法包括 對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度； 對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的垂直梯度； 分別計(jì)算各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值、水平梯度與垂直梯度的乘積和垂直梯度平方值； 分別累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和； 根據(jù)所述窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征值提取方法，其特征在于，所述對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度包括 按行利用第一卷積核進(jìn)行一維卷積計(jì)算，設(shè)當(dāng)前有效點(diǎn)的像素值為g(x，y)，第一卷積核為(fl、f2.....fM)，則按行利用第一卷積核進(jìn)行一維卷積計(jì)算為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特征值提取方法，其特征在于，所述對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度或垂直梯度還包括 所述按行進(jìn)行一維卷積計(jì)算的計(jì)算結(jié)果采用先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，當(dāng)輸入圖像中的第(當(dāng)前卷積核大小-1)行的按行進(jìn)行一維卷積的計(jì)算過(guò)程完畢以后，開始按列進(jìn)行一維卷積的計(jì)算過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征值提取方法，其特征在于，所述以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口是指以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心點(diǎn)的N*N窗口，N為大于等于3的奇數(shù)， 所述分別累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和包括 將以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各行有效點(diǎn)的水平梯度平方值分別累計(jì)后存入一先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)，然后再按列進(jìn)行累計(jì)以獲得所述水平梯度平方值和； 將以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各行有效點(diǎn)的水平梯度與垂直梯度的乘積分別累計(jì)后存入另一先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)，然后再按列進(jìn)行累計(jì)以獲得所述水平梯度與垂直梯度的乘積和； 將以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各行有效點(diǎn)的垂直梯度平方值分別累計(jì)后存入再一先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)，然后再按列進(jìn)行累計(jì)以獲得所述垂直梯度平方值和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征值提取方法，其特征在于，所述根據(jù)所述窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值包括 根據(jù)如下公式計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值T(x, y)
6.一種特征值提取系統(tǒng)，其特征在于，其包括 水平梯度計(jì)算模塊，對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度； 垂直梯度計(jì)算模塊，對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的垂直梯度； 第一乘法模塊，計(jì)算各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值； 第二乘法模塊，計(jì)算各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度與垂直梯度的乘積； 第三乘法模塊，計(jì)算各個(gè)有效點(diǎn)的垂直梯度平方值； 第一累計(jì)模塊，累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和； 第二累計(jì)模塊，累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度與垂直梯度的乘積和； 第三累計(jì)模塊，累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的垂直梯度平方值和；特征值計(jì)算模塊，根據(jù)所述窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的特征值提取系統(tǒng)，其特征在于，所述水平梯度計(jì)算模塊包括第一按行卷積單元和第一按列卷積單元， 所述第一按行卷積單元按行利用第一卷積核進(jìn)行一維卷積計(jì)算，設(shè)當(dāng)前有效點(diǎn)的像素值為g(x，y)，第一卷積核為(H、f2.....fM)，則按行利用第一卷積核進(jìn)行一維卷積計(jì)算為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特征值提取系統(tǒng)，其特征在于，所述第一按行卷積單元和第二按行卷積單元按行進(jìn)行一維卷積計(jì)算的計(jì)算結(jié)果采用先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，當(dāng)輸入圖像中的第(當(dāng)前卷積核大小-1)行的按行進(jìn)行一維卷積的計(jì)算過(guò)程完畢以后，所述第一按列卷積單元和第二按列卷積單元開始按列進(jìn)行一維卷積的計(jì)算過(guò)程。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的特征值提取系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一累計(jì)模塊將以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各行有效點(diǎn)的水平梯度平方值分別累計(jì)后存入一先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)，然后再按列進(jìn)行累計(jì)以獲得所述水平梯度平方值和；所述第二累計(jì)模塊將以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各行有效點(diǎn)的水平梯度與垂直梯度的乘積分別累計(jì)后存入另一先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)，然后再按列進(jìn)行累計(jì)以獲得所述水平梯度與垂直梯度的乘積和； 所述第三累計(jì)模塊將以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各行有效點(diǎn)的垂直梯度平方值分別累計(jì)后存入再一先入先出緩沖隊(duì)列結(jié)構(gòu)，然后再按列進(jìn)行累計(jì)以獲得所述垂直梯度平方值和。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的特征值提取系統(tǒng)，其特征在于，所述特征值計(jì)算模塊根據(jù)如下公式計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值T(X, y)
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種特征值提取方法及系統(tǒng)，所述方法包括對(duì)輸入圖像的行和列分別進(jìn)行一維卷積計(jì)算以獲得各個(gè)有效點(diǎn)的水平和垂直梯度；分別計(jì)算各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值、水平梯度與垂直梯度的乘積和垂直梯度平方值；分別累計(jì)以當(dāng)前有效點(diǎn)為中心的預(yù)定大小窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和；根據(jù)所述窗口內(nèi)的各個(gè)有效點(diǎn)的水平梯度平方值和、水平梯度與垂直梯度的乘積和和垂直梯度平方值和計(jì)算當(dāng)前有效點(diǎn)的特征值。本發(fā)明通過(guò)可以并行運(yùn)算的兩次一維卷積過(guò)程運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了原本二維卷積運(yùn)算的效果，使得能夠更加快速地對(duì)輸入的每一個(gè)像素點(diǎn)計(jì)算其所代表的窗口具有的特征值。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103020951SQ20111030323
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者柴志雷, 任小龍, 高衛(wèi)東, 劉基宏, 潘如如, 梁久禎, 張平, 鐘傳杰 申請(qǐng)人:江南大學(xué)