本發明涉及機器視覺與圖像處理領域，特別涉及一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法。

背景技術：

紡織行業一直是中國經濟飛速發展的重要保障之一，而作為中國重要出口紡織產品之一的錦綸，近幾年的發展已是相當迅速。在錦綸絲生產過程中，由于環境(包括溫度、濕度、張力等)的差異，不同批次的錦綸絲染色能力不盡相同。因此，對于錦綸生產企業來說，錦綸絲染色能力判定對后期生產與銷售至關重要，將不同批次的錦綸絲劃分到不同染色能力等級，并進行歸類、包裝和銷售，對提高我國錦綸行業產品質量具有重要意義。目前，國內織襪染色等級評定過程包括織襪、染色以及判色三道工序，而對于判色工序，不少生產企業仍沿用上世紀老舊的人工目測方法，該方法簡單易行，但判色結果與技術工人的能力高低、熟練程度，工作車間的光照條件等因素息息相關，缺乏穩定性與信服度。在實際的判色工序中，工人難以確定不同批次錦綸絲的主色，僅僅通過自己的眼睛，對比不同襪筒顏色的深淺，以此區分染色效果，整個過程缺乏對不同襪筒色差的定量描述，且耗費大量人力與物力，其效率遠遠落后于西方發達國家競爭企業。

由此看來，探索一種基于機器視覺與圖像處理技術的錦綸絲染色能力判定方法已顯得刻不容緩。部分企業嘗試利用現有判色儀拍攝襪筒圖像，將錦綸絲染色能力判定交給電腦執行，替代老舊的人工目測方法。由于判色儀利用點光源提供光照，拍攝的襪筒圖像都存在光照不均情況，將襪筒圖像轉變為均勻光照條件下的圖像至關重要。光照不均處理能夠提取襪筒圖像中不均勻的光照成分，還原襪筒圖像的真實顏色特征，對后續染色能力判定的成敗具有決定性的作用。

技術實現要素：

為了解決目前判斷錦綸絲染色能力時難以還原襪筒圖像的真實顏色特征，導致判定結果不準確的技術問題，本發明提供一種能夠實現準確判斷錦綸絲染色能力的基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，

一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法，包括以下步驟：

步驟一，將判色儀拍攝的襪子圖像分割為襪筒部分與非襪筒部分；

步驟二，從襪筒部分中選取校正區域；

步驟三，對選取的校正區域進行光照校正，得到具有均勻光照分布的rgb彩色圖像；

步驟四，將得到的具有均勻光照分布的rgb彩色圖像轉換為灰度圖像；

步驟五，利用具有一定寬度的窗口在灰度圖像的直方圖中平移，尋求包含像素個數最多的窗口，計算此窗口內所有像素的平均灰度值作為最終判色值。

所述的一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法，所述的步驟一中，分割襪子圖像的具體步驟為：

利用具有縱向模板gy的sobel邊緣檢測算子，將判色儀拍攝圖像分割為襪筒部分與非襪筒部分，其中gy由下式表示：

所述的一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法，所述的步驟二中，從襪筒部分中選取校正區域的具體步驟為：

找出襪筒部分的中心點，然后選取大小為m×n的矩形區域作為校正區域，其中矩形區域的中心點即為襪筒部分的中心點，m表示行，取值為120，n表示列，取值為180。

所述的一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法，所述的步驟三中，對選取的校正區域進行光照校正的具體步驟為：

利用retinex理論通過下式對選取的矩形區域進行光照校正，

式中，*表示卷積運算，{ωk}(k＝1,2,3)表示與高斯函數相關的權重，取值為{1/3,1/3,1/3}，尺度參數{ck}(k＝1,2,3)取值為{15，80，250}，(m,n)為像素的坐標，k為歸一化因子，使得通過校正得到具有均勻光照分布的rgb彩色圖像。

所述的一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法，所述的步驟四中，轉換為灰度圖像的具體步驟為：

通過公式a＝k1×r+k2×g+k3×b，將步驟三中的rgb彩色圖像轉換為灰度圖像a，其中k1＝0.3，k2＝0.59，k3＝0.11，r、g、b分別為步驟三中得到的具有均勻光照分布的rgb彩色圖像的紅、綠、藍三個顏色分量。

所述的一種基于retinex光照校正的錦綸絲染色能力判定方法，所述的步驟五中，計算得到最終判色值的具體步驟為：

采用窗口寬度w為6的窗口在灰度圖像a的直方圖中平移，尋求包含像素個數最多的窗口，最終判色值通過下式求得：

本發明的技術效果在于，能夠對光照情況進行校正，并通過選取校正后灰度圖像的直方圖內具有一定寬度的窗口，統計最終判色值，得到準確的染色能力數據。本發明利用機器視覺及圖像處理技術，實現了錦綸絲染色能力判定的自動化，對其它紡織品的染色能力評定也具有借鑒意義。

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明錦綸絲染色能力判定系統框圖

圖2為襪筒拍攝實例

圖3為直方圖內有效像素選取示意圖。

具體實施方式

本發明的基本思想是利用邊緣檢測算子將判色儀拍攝圖像分割為襪筒部分與非襪筒部分，對襪筒部分中心的矩形區域進行光照校正，選取校正后灰度圖像的直方圖內具有一定寬度的窗口，統計最終判色值，從而實現自動化的錦綸絲染色能力判定。

根據以上思想，本發明的系統結構框圖如圖1所示。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，具體闡述本發明的實施方式。應當理解，此處所描述的具體實例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

為解決在錦綸絲染色能力判定方面遇到的問題，專用判色儀拍攝的襪筒實例如圖2所示，其中區域1表示的是襪筒部分，區域2、區域3與區域4表示的是非襪筒部分，拍攝圖像大小為320×240。

利用具有縱向模板gy的sobel邊緣檢測算子，將判色儀拍攝圖像分割為襪筒部分與非襪筒部分，其中gy由下式表示：

找到襪筒部分的中心點，再從襪筒部分中選取大小為m×n的矩形區域，其中矩形區域的中心點即為襪筒部分的中心點，m表示行，取值為120，n表示列，取值為180；

利用retinex理論對選取的矩形區域進行光照校正，得到具有均勻光照分布的rgb彩色圖像。假設待處理的矩形區域各顏色分量x(可為r、g或b)均由兩部分組成，即對應于高頻成分的反射分量l與對應于低頻成分的光照分量i，三者之間的關系如下所示：

x＝l·i

轉換到對數形式，如下式所示：

log[x]＝x＝log[l·i]＝log[l]+log[i]＝l+i

可以看出，只要估計出光照分量i，就可以求得l，達到光照校正目的。

由于待處理的矩形區域為rgb彩色圖像，retinex理論通過下式對顏色分量x單獨增強：

式中，“*”表示卷積運算，{ωk}(k＝1,2,3)表示與高斯函數相關的權重，取值為{1/3,1/3,1/3}，尺度參數{ck}(k＝1,2,3)取值為{15，80，250}，(m,n)為像素的坐標，k為歸一化因子，使得

隨后，retinex理論通過對增強后的各顏色分量進行顏色恢復與增益/補償操作，并將各顏色分量重新組合，得到本發明需要的校正后的彩色圖像。

通過公式a＝k1×r+k2×g+k3×b，將步驟三中的rgb彩色圖像轉換為灰度圖像a，其中k1＝0.3，k2＝0.59，k3＝0.11，r、g、b分別為步驟3中的彩色圖像的三個顏色分量；

利用具有一定寬度w的窗口在灰度圖像a的直方圖中平移，尋求包含像素個數最多的窗口，計算此窗口內所有像素的平均灰度值作為最終判色值，其中w取值為6。最終判色值通過下式求得：