基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統，包括圖像預處理模塊、特征提取模塊、比對鑒別模塊和結果輸出顯示模塊，其中圖像預處理模塊、特征提取模塊、比對鑒別模塊和結果輸出顯示模塊依次串聯連接；圖像預處理模塊將采集到的待鑒別珍珠圖像進行去噪、分割預處理，特征提取模塊提取預處理后的珍珠圖像的形狀、顏色和紋理特征值，比對鑒別模塊是將獲取的特征值與特征數據庫進行比對，判別出結果，結果輸出顯示模塊向用戶呈現海水珍珠的可信度結果。本發明采用數字圖像處理技術進行海水珍珠鑒別，給出可信度指標，具有很高的使用價值和市場需求，對促進海水珍珠市場誠信體系的建設和發展，具有重大的意義。
【專利說明】基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于水產品鑒別領域，涉及一種海水珍珠鑒別系統，具體是一種基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統。
【背景技術】
[0002]珍珠是一種重要的水產品，在珠寶行業和醫藥產業中占有重要的位置，珍珠養殖和加工業是中國的傳統產業和民族特色產業。自從2005年起，我國珍珠年產量占世界總產量的90%以上，海水珍珠也占世界產量的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。隨著國民經濟的持續增長和人民生活水平的不斷提高，珠寶首飾逐漸成為新的消費熱點，能作為珠寶飾品的珍珠主要是海水珍珠，淡水珍珠不到10%。雖然我國是珍珠產業大國，但并不是強國，我國珍珠產值占全世界產值不到10% O
[0003]目前，對于珍珠尤其是海水珍珠的研究方向主要是在養殖領域，海水珍珠的檢測、識別與分類都是通過人工對珍珠的形狀、大小、顏色、光澤、紋理等特征進行目測來完成，其主要存在有二大問題是:
[0004](I)檢測的技術人員水平參差不齊，導致對海水珍珠品質的鑒別準確率低；
[0005](2)現有的海水珍珠鑒別的手段單一，檢測的成本費用高；
[0006](3)人工對海水珍珠進行檢測，效率低，不能符合市場的需求。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統，利用數字圖像處理技術能夠解決現有海水珍珠檢測面臨的問題，具有方便、快捷、準確等特點。
[0008]本發明所采用的技術原理:選取不同產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據庫，然后獲取待鑒別珍珠圖像并經過去噪、分割的預處理，再提取形狀、顏色和紋理的特征值，根據獲取的特征值與特征數據庫進行比對、判別，得出待測珍珠的可信度結果。
[0009]本發明所采用的技術方案:
[0010]一種基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統，包括圖像預處理模塊、特征提取模塊、比對鑒別模塊和結果輸出顯示模塊，其中圖像預處理模塊與特征提取模塊連接，圖像預處理模塊將采集到的待鑒別海水珍珠整體圖像進行去噪、分割的預處理后把圖像傳輸到特征提取模塊，由特征提取模塊提取預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鑒別模塊連接，特征提取模塊根據經過預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到比對鑒別模塊，由比對鑒別模塊將獲取的特征值與特征數據庫進行比對，判別得出可信度指數；比對鑒別模塊與結果輸出顯示模塊連接，比對鑒別模塊將判別得出可信度指數傳輸到結果輸出顯示模塊，由結果輸出顯示模塊向用戶顯示待鑒別珍珠的可信度結果；[0011]所述圖像預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消除噪聲、光線、灰塵等對整體圖像的影響，再利用基于局部灰度自適應的區域生長算法將待鑒別海水珍珠圖像從整體圖像中分割出來，使得待鑒別海水珍珠圖像更加適合于特征的提取；
[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的分辨率分塊進行信息熵的計算，每種分辨率下每個分塊的信息熵的計算方法:將海水珍珠圖像量化到HSV空間中，將色調分為8份，飽和度和亮度分為3份,量化成72種顏色，并統計每個分塊中72柄顏色的特征值計算信息熵；將不同分辨率下所計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]通過計算圖像 灰度共生矩陣的四中參數得到:首先將彩色圖像的R、G、B分量按照0.30,0.59,0.11的比例轉為灰度圖像，灰度共生矩陣時的距離參數和灰度參數分別選取為140和64，分別從0°、45°、90°和135°四個方向對海水珍珠統計灰度共生矩陣，將各個方向的能量、熵、慣性矩和相關性作為各個方向的紋理參數，對這四個方向上的紋理參數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換為灰度圖像，并對圖像進行16X16分塊處理，求出每個分塊的單元信息熵，對分塊組成的熵矩陣進行不變矩計算，進而求出圖像的七個Hu不變矩參數作為海水珍珠圖像的形狀特征；
[0019]所述比對鑒別模塊包括特征數據庫，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據庫比對計算得到顏色相似度、紋理相似度和形狀相似度，其計算過程如下:
[0020]I)、顏色相似度:根據信息熵計算各種分塊下對應的權重矩陣d、采用顏色直方圖相交方法計算標準的海水珍珠圖像和待鑒別珍珠圖像的各對應分塊計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據庫的標準圖像的圖像距離為D=d.W ;分別在3X3、4X4、6X6、9X9分塊的條件下計算出各個分辨率下的圖像距離D，將各個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據庫的標準圖像的顏色相似度S。；
[0021]2)、紋理相似度:根據得到的紋理參數即為紋理特征向量T= (T(l)，T(2)，...，T(S))，利用特征數據庫的標準圖像與待鑒別海水珍珠圖像間的紋理特征向量Ta和ΤΒ，即可計算出待鑒別海水珍珠圖像與特征數據庫的標準圖像的紋理相似度St:
【權利要求】
1.一種基于數字圖像處理的海水珍珠鑒別系統，其特征在于:包括圖像預處理模塊、特征提取模塊、比對鑒別模塊和結果輸出顯示模塊，其中圖像預處理模塊與特征提取模塊連接，圖像預處理模塊將采集到的待鑒別海水珍珠整體圖像進行去噪、分割的預處理后把圖像傳輸到特征提取模塊，由特征提取模塊提取預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鑒別模塊連接，特征提取模塊根據經過預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到比對鑒別模塊，由比對鑒別模塊將獲取的特征值與特征數據庫進行比對，判別得出可信度指數；比對鑒別模塊與結果輸出顯示模塊連接，比對鑒別模塊將判別得出可信度指數傳輸到結果輸出顯示模塊，由結果輸出顯示模塊向用戶顯示待鑒別珍珠的可信度結果； 所述圖像預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消除噪聲、光線和灰塵對整體圖像的影響，再利用基于局部灰度自適應的區域生長算法將待鑒別海水珍珠圖像從整體圖像中分割出來，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的分辨率分塊進行信息熵的計算，每種分辨率下每個分塊的信息熵的計算方法:將海水珍珠圖像量化到HSV空間中，將色調分為8份，飽和度和亮度分為3份，量化成72種顏色，并統計每個分塊中72柄顏色的特征值計算信息熵；將不同分辨率下所計算出的信息熵作為提取的顏色特征值； 2)、紋理特征值提取 通過計算圖像灰度共生矩陣的四中參數得到:首先將彩色圖像的R、G、B分量按照0.30,0.59,0.11的比例轉為灰度圖像，灰度共生矩陣時的距離參數和灰度參數分別選取為140和64，分別從0°、45°、90°和135°四個方向對海水珍珠統計灰度共生矩陣，將各個方向的能量、熵、慣性矩和相關性作為各個方向的紋理參數，對這四個方向上的紋理參數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換為灰度圖像，并對圖像進行16X16分塊處理，求出每個分塊的單元信息熵，對分塊組成的熵矩陣進行不變矩計算，進而求出圖像的七個Hu不變矩參數作為海水珍珠圖像的形狀特征； 所述比對鑒別模塊包括特征數據庫，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據庫比對計算得到顏色相似度、紋理相似度和形狀相似度，其計算過程如下: 1)、顏色相似度:根據信息熵計算各種分塊下對應的權重矩陣d、采用顏色直方圖相交方法計算標準的海水珍珠圖像和待鑒別珍珠圖像的各對應分塊計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據庫的標準圖像的圖像距離為D=d.W ;分別在3X3、4X4、6X6、9X9分塊的條件下計算出各個分辨率下的圖像距離D，將各個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據庫的標準圖像的顏色相似度S。；2)、紋理相似度:根據得到的紋理參數即為紋理特征向量T=(T(1)，T(2)，...，T(8))，利用特征數據庫的標準圖像與待鑒別海水珍珠圖像間的紋理特征向量Ta和ΤΒ，即可計算出待鑒別海水珍珠圖像與特征數據庫的標準圖像的紋理相似度St:
【文檔編號】G06K9/00GK103927516SQ201410146505
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】李太君, 羅其朝, 李延龍, 劉雪亭, 肖沙, 賈已真 申請人:海南大學