基于纖維自然邊界的非織造纖網(wǎng)圖像融合研究.pdf

1、纖維細(xì)度、孔隙率、取向等都是影響非織造纖網(wǎng)性能的因素。傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)耗時(shí)長、成本高;而利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，使纖維材料性能的檢測(cè)趨于快速、低耗能，同時(shí)能保證準(zhǔn)確率。計(jì)算機(jī)圖像處理檢測(cè)技術(shù)依賴于纖維材料的拍攝清晰程度。由于光學(xué)顯微鏡景深小，對(duì)于超景深物體的成像只能保證目標(biāo)一部分清晰，而另一部分目標(biāo)模糊，形成多焦面現(xiàn)象，例如薄型非織造布、紗線和切片不勻的纖維樣本等。針對(duì)這種現(xiàn)象，如何融合多焦面纖維圖像，使不同聚焦位置的多幅幅光學(xué)顯微鏡圖像合

2、成一幅目標(biāo)都聚焦清晰的圖像具有重要的意義。
　　基于像素級(jí)的多聚焦圖像融合技術(shù)是針對(duì)多幅不同聚焦位置的圖像，通過一定算法提取多幅圖像中目標(biāo)的互補(bǔ)信息，剔除冗余信息，合成一幅所有目標(biāo)都清晰的圖像。它保留了原場景大多數(shù)的信息，提供了豐富、清晰的目標(biāo)信息，為后續(xù)處理提供了可靠的信息來源?，F(xiàn)今像素級(jí)多聚焦圖像融合技術(shù)主要分為多分辨率、基于單像素點(diǎn)和基于區(qū)域的融合技術(shù)?；趩蜗袼攸c(diǎn)的融合方式簡單、快速，但忽略像素之間的聯(lián)系;基于多分辨率是當(dāng)

3、下圖像融合的熱點(diǎn)，它融合效果優(yōu)，但其計(jì)算復(fù)雜，分解層數(shù)依賴于分辨率，融合速度緩慢，可能引入大量錯(cuò)誤信息和重影現(xiàn)象;基于區(qū)域的融合技術(shù)是將圖像分為不同的局部圖像塊，對(duì)每一個(gè)局部區(qū)域塊選擇合適的圖層進(jìn)行融合，但若選塊過大其易將聚焦清晰的部分和模糊的部分選為一個(gè)局部區(qū)域，過小則會(huì)造成鋸齒效應(yīng)。
　　為了獲得多層紡織纖維材料圖像，本文利用自動(dòng)控制的光學(xué)顯微鏡圖像采集系統(tǒng)，通過顯微鏡載物平臺(tái)XYZ三軸移動(dòng)采集多層纖維圖像。針對(duì)非織造纖網(wǎng)、纖

4、維以及紗線設(shè)定不同景深、圖層數(shù)，采集同視野不同聚焦位置的多層圖像。
　　針對(duì)紡織纖維材料的融合方法，本文研究分析了現(xiàn)今國內(nèi)外主要圖像融合算法，提出了出一種基于纖維天然邊界的多源點(diǎn)清晰度自由擴(kuò)散區(qū)域融合方法:首先，在纖維天然邊界的限制下，選取多個(gè)擴(kuò)散源點(diǎn)，令其向周圍自由擴(kuò)散。其次，當(dāng)不同源點(diǎn)的擴(kuò)散邊界相遇時(shí)形成固定的耦合邊界，擴(kuò)散停止;當(dāng)擴(kuò)散到達(dá)纖維邊界時(shí)擴(kuò)散也停止，直到所有的擴(kuò)散結(jié)束，形成圖像融合的區(qū)域劃分。最后，在多層圖像上選取

5、對(duì)應(yīng)的清晰區(qū)域填充進(jìn)融合區(qū)域，完成圖像融合，并進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。
　　1)為了獲取纖維的自然邊界，本文對(duì)多焦面圖像進(jìn)行了預(yù)處理包括灰度、圖像平滑去噪等，并對(duì)不同的清晰度計(jì)算方式和孔洞填充進(jìn)行了比較，利用點(diǎn)融合、圖像分割、填充等手段實(shí)現(xiàn)了纖維自然邊界信息的重建。
　　2)探討了源點(diǎn)選取規(guī)則，結(jié)合背景與目標(biāo)的不同特征，采用自適應(yīng)閾值快速進(jìn)行源點(diǎn)和偽源點(diǎn)的判斷，優(yōu)化源點(diǎn)選取，減少后續(xù)圖像處理的復(fù)雜程度。
　　3)在纖維邊界條件

6、的限制下，多源點(diǎn)同時(shí)向八鄰域方向擴(kuò)散。當(dāng)源點(diǎn)的擴(kuò)散邊界與纖維邊界相遇時(shí)，擴(kuò)散停止;同時(shí)，當(dāng)不同源點(diǎn)的擴(kuò)散邊界相遇時(shí)，擴(kuò)散也停止;直至所有擴(kuò)散結(jié)束，圖像被劃分成不同形狀的區(qū)域。
　　4)對(duì)分割完畢的區(qū)域進(jìn)行圖層選取，選取合適的圖層數(shù)據(jù)填充區(qū)域完成圖像融合。本文實(shí)驗(yàn)了四種特征參數(shù)作為圖層選取的依據(jù)。
　　5)本文根據(jù)不同的融合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，對(duì)不同融合算法的融合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)不同樣品進(jìn)行分析，驗(yàn)證了本文提出的區(qū)域劃分方式有效，能減