木材表面图像的缺陷分割与类型识别方法.pdf

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1、第25卷第3tl机电产品开发与剀新V01．25，No．3兰!!!兰!旦堡：!!!竺!!!竺!!!竺!!!!!!!!竺!坐!!苎!!竺生型!型!坐竺型：!翌!!文章编号：t002—6673(2012)03-079-03木材表面图像的缺陷分割与类型识别方法自雪冰，张娜，王再尚(东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040)摘要：为了识剐死节、活节、虫眼三种木材表面缺陷，采用C,abor变换和模糊C均值聚类进行缺陷分割；采用敷学形态学运算对分割图像进行了后处理；获取了木材缺陷区域的12维频率能量参数和2维凡何形状参数；用支持向量规

2、进行木材表面缺陷类型的识舅!J。采用Gabor变换务模糊c均值聚类方法对死节、活节、虫眼三种未材表面缺陷的分割精度都达到94％以上，支持向量机对缺陷类型分类正确率达到93％以上。这说明本文的方法对木材表面缺陷的分割与识别是可行的。关键词：术材表面缺陷；缺陷分割；Gabor变换；支持向量杌中圈分类号：TP391．4文献标识码：Adoi：10．3969，j．issn，1002—6673．2012．03．034TheMethodofDefectsSegmentationandRecognitiontoWoodSurfaceI

3、mageBAIXue-Bing，ZHANGNa，WANGZai-Shong(NortheastForest吖Umversity。HarbinHeilongjiang150040，chJm)Abstrad：InordertOi'eco弘e出ewoodsuitedefectsof'deadknot。liveknot，andworlilhole，Gabortralqstorrnand丘lz巧C—mHmelm-teringalgorithmwcrcusedtose霉'aentwoodimagedefects．Mathemati

4、calmorphologyWaSusedinpost—processmgoperationofsegmentedwoodim49es，12frequency—enengyparametersand2shapeparametersofdefecttargetswe,recalculated．Supportvectormachineswereusedintherecogllitionofwoodsurfacedefecttypes．ThesegmentationaccuracytOdefectsreacheduptO94％

5、，andtherecognitionaccllrgcytodefecttypesofSupportVectormclIinesreachedupto93％．TheresultshowsthatitisfeasibletOsegmentandidentifywoodsurfacedefects．Keywords：woodsurfacedefect；defec体imagesegmentation；Gabor乜mto∞：supportvectormachine0引言死节、活节、虫跟是常见的术材缺陷，它幻影响术制品的强度、外观

6、和木材利用率，关系到企业的经济效益。因此。研究自动化的木材表面缺陷识别系统非常必要。Gabor变换是在时频窗面积最小意义下的最优窗口傅里叶变换．其变换系数描述了信号局部频率的分布规律lu。木材纹理具有准周期性，正常木材和缺陷之间可以通过其纹理周期加以区别．Gabor变换正是合适这一研究的理想工具。1基于Gabor变换的木材表面缺陷图像分割1．1二维Gabor函数与Gabor变换二维Gal_10r函数k¨(x，y)可表示为f1瑚：k』．口(x，y)=踟(x，y)exp[2"rrjf(xcos0+ysin0)】(1)其中：

7、踟(x’y)=五≥exp(一{等)一高斯窗口函数；Il盯，¨(x，y)一一个复值函数。取U--fcosO，V--fsinO，对式(1)进行傅里叶变换，得到频域表达式：H(u，v)=exp{-2币竹(u—u)2+(v-V)21】(2)其中：(u。V)～中心频率；f-、／u2+v2一方向为9的极向中心频率。对图像倩号进行Gabor变换就是将图像信号与二维Gabnr函数作卷积，本研究只用其虚部卷积。接下来就涉及Gabor滤波器的具体设计问题。1．2Gabor滤波器的设计Gabor滤波器的参数有中心频率f、方向角8及决定高斯包

8、络尺寸的d栩。为减小数据量。本研究固定￡=1、仃=4，取六个方向0=0、椭、州3、"n／2、2州3、5qr／6构建滤波器组，对图1(a)的木材活节缺陷图像进行Gabor变换。图2为滤波结果。1．3木材表面缺陷图像的空间一频率参数把6方向环形Gabor滤波器对木材缺陷图像滤波结果记为L(x，Y)，k=l，2，3，4,5，6。定义“频