基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、特征提取模塊、比對(duì)鑒別模塊和結(jié)果輸出顯示模塊，其中圖像預(yù)處理模塊、特征提取模塊、比對(duì)鑒別模塊和結(jié)果輸出顯示模塊依次串聯(lián)連接；圖像預(yù)處理模塊將采集到的待鑒別珍珠圖像進(jìn)行去噪、分割預(yù)處理，特征提取模塊提取預(yù)處理后的珍珠圖像的形狀、顏色和紋理特征值，比對(duì)鑒別模塊是將獲取的特征值與特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，判別出結(jié)果，結(jié)果輸出顯示模塊向用戶呈現(xiàn)海水珍珠的可信度結(jié)果。本發(fā)明采用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行海水珍珠鑒別，給出可信度指標(biāo)，具有很高的使用價(jià)值和市場(chǎng)需求，對(duì)促進(jìn)海水珍珠市場(chǎng)誠(chéng)信體系的建設(shè)和發(fā)展，具有重大的意義。
【專利說(shuō)明】基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水產(chǎn)品鑒別領(lǐng)域，涉及一種海水珍珠鑒別系統(tǒng)，具體是一種基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]珍珠是一種重要的水產(chǎn)品，在珠寶行業(yè)和醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中占有重要的位置，珍珠養(yǎng)殖和加工業(yè)是中國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和民族特色產(chǎn)業(yè)。自從2005年起，我國(guó)珍珠年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%以上，海水珍珠也占世界產(chǎn)量的60%以上。淡水珍珠主要分布在浙江諸暨市，海水珍珠主要分布在海南、廣東、廣西、福建、山東等地。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)和人民生活水平的不斷提高，珠寶首飾逐漸成為新的消費(fèi)熱點(diǎn)，能作為珠寶飾品的珍珠主要是海水珍珠，淡水珍珠不到10%。雖然我國(guó)是珍珠產(chǎn)業(yè)大國(guó)，但并不是強(qiáng)國(guó)，我國(guó)珍珠產(chǎn)值占全世界產(chǎn)值不到10% O
[0003]目前，對(duì)于珍珠尤其是海水珍珠的研究方向主要是在養(yǎng)殖領(lǐng)域，海水珍珠的檢測(cè)、識(shí)別與分類都是通過(guò)人工對(duì)珍珠的形狀、大小、顏色、光澤、紋理等特征進(jìn)行目測(cè)來(lái)完成，其主要存在有二大問(wèn)題是:
[0004](I)檢測(cè)的技術(shù)人員水平參差不齊，導(dǎo)致對(duì)海水珍珠品質(zhì)的鑒別準(zhǔn)確率低；
[0005](2)現(xiàn)有的海水珍珠鑒別的手段單一，檢測(cè)的成本費(fèi)用高；
[0006](3)人工對(duì)海水珍珠進(jìn)行檢測(cè)，效率低，不能符合市場(chǎng)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)能夠解決現(xiàn)有海水珍珠檢測(cè)面臨的問(wèn)題，具有方便、快捷、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)原理:選取不同產(chǎn)地的海水珍珠圖像作為樣本，并提取形狀、顏色和紋理的生物特征建立特征數(shù)據(jù)庫(kù)，然后獲取待鑒別珍珠圖像并經(jīng)過(guò)去噪、分割的預(yù)處理，再提取形狀、顏色和紋理的特征值，根據(jù)獲取的特征值與特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)、判別，得出待測(cè)珍珠的可信度結(jié)果。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
[0010]一種基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、特征提取模塊、比對(duì)鑒別模塊和結(jié)果輸出顯示模塊，其中圖像預(yù)處理模塊與特征提取模塊連接，圖像預(yù)處理模塊將采集到的待鑒別海水珍珠整體圖像進(jìn)行去噪、分割的預(yù)處理后把圖像傳輸?shù)教卣魈崛∧K，由特征提取模塊提取預(yù)處理后的待鑒別海水珍珠圖像的形狀、顏色和紋理的特征值；特征提取模塊與比對(duì)鑒別模塊連接，特征提取模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的待鑒別海水珍珠圖像提取形狀、顏色和紋理的特征值并傳輸?shù)奖葘?duì)鑒別模塊，由比對(duì)鑒別模塊將獲取的特征值與特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，判別得出可信度指數(shù)；比對(duì)鑒別模塊與結(jié)果輸出顯示模塊連接，比對(duì)鑒別模塊將判別得出可信度指數(shù)傳輸?shù)浇Y(jié)果輸出顯示模塊，由結(jié)果輸出顯示模塊向用戶顯示待鑒別珍珠的可信度結(jié)果；[0011]所述圖像預(yù)處理模塊是利用攝像器材獲取待鑒別海水珍珠整體圖像(包括海水珍珠圖像和背景圖像)，然后采用中值濾波技術(shù)消除噪聲、光線、灰塵等對(duì)整體圖像的影響，再利用基于局部灰度自適應(yīng)的區(qū)域生長(zhǎng)算法將待鑒別海水珍珠圖像從整體圖像中分割出來(lái)，使得待鑒別海水珍珠圖像更加適合于特征的提??；
[0012]所述特征提取模塊是提取獲得的待鑒別海水珍珠圖像的形狀、顏色、紋理的特征值，提取方式如下:
[0013]I)、顏色特征值提取
[0014]采用基于信息熵的多分辨率分塊顏色直方圖法，為了克服珍珠位置的不同，分別米用3X3、4X4、6X6、9X9的分辨率分塊進(jìn)行信息熵的計(jì)算，每種分辨率下每個(gè)分塊的信息熵的計(jì)算方法:將海水珍珠圖像量化到HSV空間中，將色調(diào)分為8份，飽和度和亮度分為3份,量化成72種顏色，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)分塊中72柄顏色的特征值計(jì)算信息熵；將不同分辨率下所計(jì)算出的信息熵作為提取的顏色特征值；
[0015]2)、紋理特征值提取
[0016]通過(guò)計(jì)算圖像 灰度共生矩陣的四中參數(shù)得到:首先將彩色圖像的R、G、B分量按照0.30,0.59,0.11的比例轉(zhuǎn)為灰度圖像，灰度共生矩陣時(shí)的距離參數(shù)和灰度參數(shù)分別選取為140和64，分別從0°、45°、90°和135°四個(gè)方向?qū)Ｋ渲榻y(tǒng)計(jì)灰度共生矩陣，將各個(gè)方向的能量、熵、慣性矩和相關(guān)性作為各個(gè)方向的紋理參數(shù)，對(duì)這四個(gè)方向上的紋理參數(shù)求平均并歸一化作為海水珍珠圖像的紋理特征值；
[0017]3)、形狀特征值提取
[0018]采用Hu不變矩法得到:首先將彩色的珍珠圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行16X16分塊處理，求出每個(gè)分塊的單元信息熵，對(duì)分塊組成的熵矩陣進(jìn)行不變矩計(jì)算，進(jìn)而求出圖像的七個(gè)Hu不變矩參數(shù)作為海水珍珠圖像的形狀特征；
[0019]所述比對(duì)鑒別模塊包括特征數(shù)據(jù)庫(kù)，先將得到的待鑒別海水珍珠圖像的形狀、顏色、紋理的特征值與特征數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)計(jì)算得到顏色相似度、紋理相似度和形狀相似度，其計(jì)算過(guò)程如下:
[0020]I)、顏色相似度:根據(jù)信息熵計(jì)算各種分塊下對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣d、采用顏色直方圖相交方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的海水珍珠圖像和待鑒別珍珠圖像的各對(duì)應(yīng)分塊計(jì)算相似度距離得出距離矩陣W，則待鑒別海水珍珠圖像與特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像的圖像距離為D=d.W ;分別在3X3、4X4、6X6、9X9分塊的條件下計(jì)算出各個(gè)分辨率下的圖像距離D，將各個(gè)分辨率下的圖像距離D相加即為待鑒別海水珍珠圖像與特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像的顏色相似度S。；
[0021]2)、紋理相似度:根據(jù)得到的紋理參數(shù)即為紋理特征向量T= (T(l)，T(2)，...，T(S))，利用特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像與待鑒別海水珍珠圖像間的紋理特征向量Ta和ΤΒ，即可計(jì)算出待鑒別海水珍珠圖像與特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像的紋理相似度St:
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字圖像處理的海水珍珠鑒別系統(tǒng)，其特征在于:包括圖像預(yù)處理模塊、特征提取模塊、比對(duì)鑒別模塊和結(jié)果輸出顯示模塊，其中圖像預(yù)處理模塊與特征提取模塊連接，圖像預(yù)處理模塊將采集到的待鑒別海水珍珠整體圖像進(jìn)行去噪、分割的預(yù)處理后把圖像傳輸?shù)教卣魈崛∧K，由特征提取模塊提取預(yù)處理后的待鑒別海水珍珠圖像的形狀、顏色和紋理的特征值；特征提取模塊與比對(duì)鑒別模塊連接，特征提取模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的待鑒別海水珍珠圖像提取形狀、顏色和紋理的特征值并傳輸?shù)奖葘?duì)鑒別模塊，由比對(duì)鑒別模塊將獲取的特征值與特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，判別得出可信度指數(shù)；比對(duì)鑒別模塊與結(jié)果輸出顯示模塊連接，比對(duì)鑒別模塊將判別得出可信度指數(shù)傳輸?shù)浇Y(jié)果輸出顯示模塊，由結(jié)果輸出顯示模塊向用戶顯示待鑒別珍珠的可信度結(jié)果； 所述圖像預(yù)處理模塊是利用攝像器材獲取待鑒別海水珍珠整體圖像，然后采用中值濾波技術(shù)消除噪聲、光線和灰塵對(duì)整體圖像的影響，再利用基于局部灰度自適應(yīng)的區(qū)域生長(zhǎng)算法將待鑒別海水珍珠圖像從整體圖像中分割出來(lái)，使得待鑒別海水珍珠圖像更加適合于特征的提取； 所述特征提取模塊是提取獲得的待鑒別海水珍珠圖像的形狀、顏色、紋理的特征值，提取方式如下: 1)、顏色特征值提取 采用基于信息熵的多分辨率分塊顏色直方圖法，分別采用3X3、4X4、6X6、9X9的分辨率分塊進(jìn)行信息熵的計(jì)算，每種分辨率下每個(gè)分塊的信息熵的計(jì)算方法:將海水珍珠圖像量化到HSV空間中，將色調(diào)分為8份，飽和度和亮度分為3份，量化成72種顏色，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)分塊中72柄顏色的特征值計(jì)算信息熵；將不同分辨率下所計(jì)算出的信息熵作為提取的顏色特征值； 2)、紋理特征值提取 通過(guò)計(jì)算圖像灰度共生矩陣的四中參數(shù)得到:首先將彩色圖像的R、G、B分量按照0.30,0.59,0.11的比例轉(zhuǎn)為灰度圖像，灰度共生矩陣時(shí)的距離參數(shù)和灰度參數(shù)分別選取為140和64，分別從0°、45°、90°和135°四個(gè)方向?qū)Ｋ渲榻y(tǒng)計(jì)灰度共生矩陣，將各個(gè)方向的能量、熵、慣性矩和相關(guān)性作為各個(gè)方向的紋理參數(shù)，對(duì)這四個(gè)方向上的紋理參數(shù)求平均并歸一化作為海水珍珠圖像的紋理特征值； 3)、形狀特征值提取 采用Hu不變矩法得到:首先將彩色的珍珠圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行16X16分塊處理，求出每個(gè)分塊的單元信息熵，對(duì)分塊組成的熵矩陣進(jìn)行不變矩計(jì)算，進(jìn)而求出圖像的七個(gè)Hu不變矩參數(shù)作為海水珍珠圖像的形狀特征； 所述比對(duì)鑒別模塊包括特征數(shù)據(jù)庫(kù)，先將得到的待鑒別海水珍珠圖像的形狀、顏色、紋理的特征值與特征數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)計(jì)算得到顏色相似度、紋理相似度和形狀相似度，其計(jì)算過(guò)程如下: 1)、顏色相似度:根據(jù)信息熵計(jì)算各種分塊下對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣d、采用顏色直方圖相交方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的海水珍珠圖像和待鑒別珍珠圖像的各對(duì)應(yīng)分塊計(jì)算相似度距離得出距離矩陣W，則待鑒別海水珍珠圖像與特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像的圖像距離為D=d.W ;分別在3X3、4X4、6X6、9X9分塊的條件下計(jì)算出各個(gè)分辨率下的圖像距離D，將各個(gè)分辨率下的圖像距離D相加即為待鑒別海水珍珠圖像與特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像的顏色相似度S。；2)、紋理相似度:根據(jù)得到的紋理參數(shù)即為紋理特征向量T=(T(1)，T(2)，...，T(8))，利用特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像與待鑒別海水珍珠圖像間的紋理特征向量Ta和ΤΒ，即可計(jì)算出待鑒別海水珍珠圖像與特征數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)圖像的紋理相似度St:

【文檔編號(hào)】G06K9/00GK103927516SQ201410146505
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】李太君, 羅其朝, 李延龍, 劉雪亭, 肖沙, 賈已真 申請(qǐng)人:海南大學(xué)