一种对图像进行快速二值化处理的方法

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图４高斯平滑后 的直方图
ｆｏｒ（ｉ一０；ｉ＜Ｎ；ｉ＋＋） ｆｏｒ（Ｊ—ｏ；ｆ＜肘；ｊ＋＋） ｉｆ（ｆ（ｉ，ｊ．）一＝ＷＨＩＴＥ）｛ Ａ＝Ａ＋１； Ｘ—Ｘ＋ｉ； ｙ—Ｙ＋ｊ；
） Ｘ—Ｘ／Ａ： Ｙ＝Ｙ／Ａ；
４实验结果
使用上述方法对图像进行处理，进行工件轴的定位，
时，高斯函数对直方图细
其处理效果可以直观地从图５看出。这个分割结果能够满
赢≤簇焘菡葆鬲爰爱蕃菽（－一；‘般ｘ为Ａ／ｉ６’磊；ｊ：夏爰壶ｊ：
高斯函数Ｇ（ｘ）中元素的个数为２８（在８—１５时图像处 理的效果较好），所以运算量也很小。对于Ｐｅｎｔｉｕｍ系 列的计算机，完成图像处理所花费的时间在几十毫秒 到几百毫秒之间，对机器人系统来说，几乎可忽略不 计。
在实验室条件下，对于装备有手眼视觉的机器人 系统，在进行插轴入孔的操作中，使用上述方法完成轴 和孔的定位，取得了很好的实验效果。
节的影响较小，对灰度的
足进一步处理的要求。定位实验的数据及误差如表１所示。
变化比较敏感，从而导致
从表１可以看出，在这个机器人手眼系统中，误差在
过零点数较多，不利于得
３．５ｍｍ以内，定位精度较高，完全能够满足实验的要求。
到阈值。实验表明，对图２
事实上，除了图像处理会引起定位误差，对于实际的机器人
所示的图像，当艿一８时， 过零点数为７；但是，当艿
将工件和背景最大限度 图３ ｄ：１５时的高斯曲线图
Ｇ（ｚ）一刍ｅ掣
（２）
、－１
Ｒ（ｚ）一厶Ｐ’（ｚ一五）Ｇ（忌）
（３）
１６四通电脑应用美国德州工控机６２５７７２３０ ６２５７７２３１ 万方数据
《电子技术应用））１９９８年第１０期
Ｐ’ｃｚ，＝（ＩＰ０‘。’ｚｈ≤＜＾ｘ≤≤ｈ＋＋：２艿ｄ
ｃｔ，
占＝１５时的高斯曲线如图３，滤波后的结果如图４。
空间坐标中的实际位置．—量一一，——就——可卜一以一—控＋＿—制——————一 坐标变换，将这些特征量转化为工件在Ｉ ８ （一２４５·１，２０５·７’Ｉ（９８·９，６７·８’Ｉ（一２４１·９，２０５·９’Ｉ‘３·２，０·２’ｌ
机器仑煮絮应的蓑錾·、、和晤。搞用下斗出Ⅳ出
图象厂≯’ｙ。’的Ｑ＋ｇ）次原点矩用下式定义为：
ｍ加一∑∑ｉ—ｊ－ｆ（ｉ，ｊ）
（５）
图像歹（二：ｙｊ的（声＋ｇ）次中心矩定义为：
旦。兰
‰一∑∑（ｉ—ｘ。）一（Ｊ—ｙ。）。ｆ（ｉ，ｊ）
（６）
我们所用的图像是二值化图像，象素的灰度值厂
（ｚ，ｙ）对于物体来说不是“１”就是“０”，设物体为“１”，
则各特征量可求得为：
（１）面积为物体区域中象素的数目，即Ａ＝ｍ。。（７）
学版) 2004(1)
21.宋志刚 利用数字图像处理技术检测锥螺纹[学位论文]硕士 2004
22.刘庆祥.朱昌平.冉勇 消除二值化图像干扰方法的研究[期刊论文]-计算机应用研究 2003(12) 23.梁华为 直接从双峰直方图确定二值化阈值[期刊论文]-模式识别与人工智能 2002(2) 24.曹卫 基于二分法的字符垂直投影分割算法[期刊论文]-软件导刊 2010(10)
一种对图像进行快速二值化处理的方法
武汉华中理工大学自控系（４３００７４） 王俊杰 黄心汉
摘 要：对图像进行二值化处理，最重要的工作是选取合适的二值化阈值。使用直方图同高 斯滤波相结合的方法来求取二值化阈值，对图像进行二值化处理，速度快、精度高，适合应用于对 速度要求较高的工业控制中。
关键词：直方图 二值化阈值 高斯滤波
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11.姜宏.梁楚华.石永芳 图像处理技术在焊接轨迹提取中的应用[期刊论文]-机电工程技术 2005(12) 12.邓林华.许骏.向永源 基于图像差异度的太阳像二值化算法研究[期刊论文]-现代电子技术 2010(20)
（２）形心坐标表示为：
§ｖＭ． ｆ， ｍ。。
，，．：、，．
Ｊ＾６一瓦一刍刍”八“７川＾
……
Ｉ、， ｍ。 晶晶． …．、，．
【２６一瓦一刍刍７’，“’ｊ）／＾
在求蕞整圭个舅图菩像蓑处磊理嚣的美计弄算霁量昌相蒜对磊来蒋说茬也姜是爵非：常。少ｉ的 薅。 菡
像进行一次扫描就完成了操作，且基本上只有加法运 算；卷积本身的运算量较大，但在上述方法中，参与卷 积的两个离散数组都很小·Ｐ’ｒＶ、中数据元素的个数
了计算图像中工件的特征参量。我们所ｌ ６
（ｏ．ｏ，３２０．ｏ） Ｉ（１４６．７，１０６．８）Ｉ （２．１，３１７．１） Ｉ（２．１，一２．９）ｌ
麓－ｏ慧坐骘标需等翠。黧有毒了害这篓几Ｅ个７臣特（征－－量至，１６再０互经．过０，２互Ｉ ７７．１．１［）匪（１９互５．０，互７２．２车）至（１５６互．６，２五７６．０［）！Ｅ（互３．４，－－习１．１）
图１原始灰度图像
重要统计参数。—幅图像具ห้องสมุดไป่ตู้唯一确定的直方图。根据直方
图的特性可以加深对图像的了解吸对图像进行恰当的处理。
蚕燃鞴ＵｕＩ 方图，可以发现：原始图像Ｉ
＿Ｉ
中，背景较暗，直方图上相Ｉ
■．
１
的低段；工件上除孔以外的 图２原始图像的直方图
果把二值化阈值取为双Ｌ—之一，Ｌ１一：∑籼三 ■■●■■ｏ■＿●■ｉｏ●ｏ■＿ｏ＿＿＿＿＿＿＿■●■■ｏ＿■＿＿＿＿－··＿＿＿＿－＿＿＿＿＿ｊｊ●■●■■一
13.刘海涛 基于图像处理的智能墙地砖分拣系统[学位论文]硕士 2005
14.王新增 空中红外弱小运动目标检测方法研究[学位论文]硕士 2005
15.刘非 光纤陶瓷插针内孔几何参数测试研究[学位论文]硕士 2005
16.李林 基于机器视觉测量技术的红外干扰烟幕测试系统的研究与设计[学位论文]硕士 2005
引证文献(24条)
1.邓林华.许骏.向永源 基于图像差异度的太阳像二值化算法研究[期刊论文]-现代电子技术 2010(20) 2.曹卫 基于二分法的字符垂直投影分割算法[期刊论文]-软件导刊 2010(10) 3.肖利峰.杨永跃 图像处理系统在网上阅卷中的作用[期刊论文]-电脑知识与技术 2009(3) 4.Xu Zhenwei 基于数学形态学滤波的储粮害虫图像二值分割研究[期刊论文]-中国粮油学报 2008(4) 5.林和平.潘旵.王淑华.姜春燕.李鸿志 一种人脸识别中提高二值化图像质量的方法[期刊论文]-信息技术 2007(7) 6.张珺.孟一真.潘旵.林和平 增加二值化图像关键区域的一种新算法[期刊论文]-现代企业教育 2007(4) 7.刘兴.蒋天发 车牌字符图像分割技术的研究与应用[期刊论文]-武汉大学学报（工学版） 2006(6) 8.桑一梅 摄像头阅卷系统图像预处理算法研究[期刊论文]-电脑知识与技术（学术交流） 2006(12)
系统来说，还有很多地方都会导致较大的误差。考虑到这些
缀鬃嚣淼薹霹蓁阵巫巫巫孽亟萼亟匦巫习 增大时，过零点数会减少，特别是当ｄ一１５时，过零点
因数，由图像处理引入的误差实在是很小的。
数在大部分情况下都是３，于是可
表１ 工件定位的实验结果及误差
的二值化阈值。用这个阈值对原始ｌ！ｌ ！！！！：！：！：！！ Ｉ！！竺：：：！！：：！：ｊ！！！！！：！：＝！：！！ｌ（二！：！：二！：！：Ｉ
因为计算特征量时，处理的是二值化图像，所以公 式中的乘法运算都可以简化为加法运算来完成，用ｃ 语言程序描述如下：
从图４可以看出，直 方图经窗口高斯函数滤波 后呈现规则的双峰特性， 这时就可以用一阶差分运 算得到直方图各个极值点 对应的灰度值。但是，因为 直方图的峰值和谷点都是 极值点，所以在这些位置 都会出现过零点，而且当 高斯函数的窗口ａ较小
17.庞晓平 基于工业CT断层扫描快速反求技术的研究[学位论文]硕士 2005
18.刘庆祥.蒋天发 一种新的车牌图像自动识别系统[期刊论文]-武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2004(6) 19.龙钧宇.金连文 一种基于全局均值和局部方差的图像二值化方法[期刊论文]-计算机工程 2004(2) 20.刘潇.孔祥维 基于直方图的脉冲耦合神经网络(PCNN)多门限图像分割方法[期刊论文]-佳木斯大学学报(自然科
１直方图的定义的特性
直方图是图像中象素灰度值的一阶统计概率分布。
砌）一坐铲 对于数字化后的离散图像，其一阶统计概率密度为： （１）
其中，ＳＵＭ为一幅图像所包含的象素总数；Ｈｉｓ—
ｔｏｇｒａｍ（６）为图像中灰度值为ｂ的象素总数。
设图像的灰度数据存放在数组Ｉｍａｇｅ中，直方图
数据存放在数组Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ中，则求取图像直方图的
过程用ｃ语言程序描述如下：
ｆｏｒ（ｉ一０；ｉ＜ＳＵＭ；ｉ＋＋）
Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ［Ｉｍａｇｅ［ｉ］］＋＋； 对于图１所示的具
有２５６级灰度的原始图
像，如果以灰度值ｂ为
横坐标，象素数Ｈｉｓ—
ｔｏｇｒａｍ（６）为纵坐标，可
以画出如图２所示的灰
度概率为布图，也就是
图像的直方图。 直方图是图像统计特
征的直观表示，是图像的
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzjsyy199810005.aspx
随着计算机技术的发展，计算机视觉逐渐应用到 工业实际中。因为图像的数据量非常大，为了得到一幅 效果较好的数字化图像，一般情况下需要较长的时间 来进行处理，在速度方面无法满足实时性的要求。
为了提高图像处理的速度，工业上一般采用处理 过程相对较简单的二值化图像，因此如何合理选取二 值化阈值，使之同时满足速度和精度的要求，就成了一 个关键的问题。在实验室条件下，结合机器人插轴入孔 的装配作业，通过对多种图像处理算法进行比较，发现 使用直方图同高斯滤波相结合的方法来求取二值化阈 值，对图像进行二值处理，速度特别快，精度也完全能 。够满足机器人进行装配作业的要求。
（收稿日期：１９９８—０２—１６）
《电子技术应用））１９９８年第１０期 万方数据
四通工控研华加值商６２６２６１４４ ６２６２６１４５ １７
一种对图像进行快速二值化处理的方法
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
王俊杰， 黄心汉 武汉华中理工大学自控系,430074
电子技术应用 APPLICATION OF ELECTRONIC TECHNIQUE 1998,24(10) 22次
的二值化图像。广ｒ广—云再Ｉｊ磊忑－—广石ｉＦ磊ｉ－广１万ｉｆ五＿５—Ｋ＝＿商 图像进行分割，就得到了图５所示ｌ ２ Ｉ（３１５．１，５５．６） ｌ（１７６．５，１９２．８）Ｉ（３１２．９，５３．ｏ） Ｉ（一２．２，一２．６）Ｉ
３簧篡怒一篇。一吐４至（２０５．互７，２４５．型１）至（５８．０巫，１ ７．２）拉（２互０５．５，２互４２．１）圈（－ ０．２，－ ３．０） 懈很对好图的像二进值行化相图应像的，处其理目后的，是得为到ｌ一！ＩＩ—一！！一！！：—！：—！！！＿：一：：———ｌ！！—！：—！：—！！！—：！—：Ｉ——！！！—！：—！：！—！：—：：—：———！！：—：：—！：—！：划ｌ