积的范围值内时，判断该连通区域为单粒宝石；当该连通区域面积 大于单粒宝石面积的上限值时，判断该连通区域为粘连区域，计算出该连通区域面积中多 包含的宝石数，并将该宝石数累计至增加的宝石总数。
[0047] 机械传送机构对宝石进行基本的分散，但是仍然存在极个别可能发生粘连或者由 于宝石反射折射强、色散度高，在光照下采集的宝石图像出现边缘模糊、误粘连等现象。因 此，为了解决这个问题，对预处理后的灰度图像标记连通区域的数量N。及连通区域的面积 S，根据连通区域的面积S的特征进行判断和计数。
[0048] 因宝石的高反射率可能导致少数宝石某个方向出射的光线较少，亮度较低而导致 面积小于标准面积，而少数宝石因反射光线多强度大，导致面积较大；或者机械处理后仍有 少数粘连甚至是反射光线导致相近的宝石相连。根据宝石反射特性经过大样本采样测试后 发现，单粒宝石的面积一般介于0. 6-1. 3倍单粒宝石标准面积Ssd，为了更具有普适性，将单 粒宝石的面积适当放宽至0. 5 - 1. 5倍单粒宝石标准面积Ssd，因此不在此范围内的连通区 域的面积S可以认为是噪声或者是发生了粘连。
[0049] 根据典型区域的面积及典型宝石的特征判断连通区域是宝石还是噪声或者粘连 宝石。如果为宝石则进行计数，如果连通区域的面积S小于单粒宝石标准面积Ssd下界时， 为噪声则不计数，即小于0. 5倍单粒宝石标准面积Ssd时，可以判断该连通区域为噪声，则对 该区域不计数。因此若不考虑宝石的粘连，此时实际宝石的数量N为原来已标记的连通区 域的数量N。减去噪声的数量n，即：当S< 0. 5XS』寸，则N=N「n。
[0050] 当连通区域的面积S大于上界时可以判断宝石发生了粘连。为了获得普适的公式 快速自动完成计数，根据先验知识可知宝石面积大小与宝石个数近似呈线性关系，因此以 半整数为分界，以连通区域的面积S除以单粒宝石标准面积Ssd作为粘连宝石的数目。若不 考虑噪声，此时设粘连区域的数量为m，当S多1. 5XSsJt
[0051] 因此，可以将已标记的连通区域的面积逐个与单粒宝石面积的范围值进行比较， 当该连通区域面积小于单粒宝石面积的下限值时，判断该连通区域为噪声，同时将噪声数 增加1 ;当该连通区域面积在单粒宝石面积的范围值内时，判断该连通区域为宝石；当该连 通区域面积大于单粒宝石面积的上限值时，判断该连通区域为粘连区域，计算出该连通区 域面积中多包含的宝石数，并将该宝石数累计至增加的宝石总数。完成一个已标记的连通 区域的面积比较后，再进行下一个已标记的连通区域的面积的比较，直至完所有已标记的 连通区域的面积与单粒宝石面积的范围值的比较。
[0052] e、完成了所有连通区域的面积与单粒宝石面积的范围值比较后，将步骤c中的连 通区域的数量减去步骤d中的噪声数再加上增加的宝石数目得到宝石总数。
[0053] 根据上述的不考虑宝石粘连和不考虑噪声情况的公式统计宝石实际数量的公式 合并后，得到如下宝石计数公式为：
[0054]
[0055] 即将宝石非粘连情况下所得出的宝石数量与宝石粘连情况下得出的宝石数量相 加完成宝石数量的计算，将结果通过图像采集系统显示出来。
[0056] 本发明的一种基于图像的宝石快速自动计数方法利用宝石在平面投影的几何形 状特点，对连通区域进行特征比较，从而对宝石数量自动计数，具有检测精度高、效率高以 及实用性强的优点。本发明的计数方法与自动宝石计数装置配合使用时，除了能够实现对 宝石的自动计数，还可以根据客户给定的数量对宝石按数量分批出料，使用更方便。
[0057] 本方案中为基于目前市面上最广泛的圆明亮琢型宝石的在平面投影的几何形状 近似为圆形的特征，以圆形度为特征，因而具有较高圆形度的宝石可以作为典型宝石。因 此，以圆形度deg大于既定阈值的典型区域作为单粒宝石区域。特别的，本方法对于平面投 影非圆形的具有典型特征的其它类型的宝石或者珠宝之类的颗粒物也是适用的，只需要将 圆形度这个特征改变为描述该类型的宝石或珠宝等颗粒物对应形状特征参数即可。
[0058] 为了方便用户动态查看，创建图形界面如图2所示，该系统界面正上方为系统名 称"宝石自动计数系统"；中间偏左区域为实时处理的视频流、采集到的图像和处理后的图 片及计数后的图片；在右方为宝石计数模式选项、宝石尺寸（可省），所需宝石数量和动态 显示当前宝石数量及常用的按键。开始前用户只需输入宝石数量（该步骤可省略，当无输 入时表示对放入的宝石全部计数），然后点击"开始"按钮即可，系统将自动完成图像采集、 处理和计数，并将结果在图形界面右下方显示。为了方便用户还提供了"暂停"、"继续"、"复 位"功能键。左上方的"帮助"在用户点击即显示，提供本系统的使用说明和相关帮助信息。
[0059] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施 过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精 神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动 和变型。
【主权项】
1. 一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，包括以下步骤： a、 将待计数的宝石分散并传送至预定位置，对宝石进行图像采集； b、 对采集的宝石图像进行预处理，所述的预处理包括将宝石图像转化为灰度图像，根 据灰度进行二值化，再将二值化图像进行形态学处理； c、 对预处理后的图像计算出连通区域的数量，以及标记每一个连通区域的面积、中心 坐标和边界坐标，再分别计算出每一个连通区域的圆形度，选出具有典型宝石特征的典型 区域作为单粒宝石区域，将选出的单粒宝石区域求平均值，得到单粒宝石标准面积； d、 将每一个连通区域的面积与单粒宝石面积的范围值进行比较，当该连通区域面积小 于单粒宝石面积的下限值时，判断该连通区域为噪声，同时将噪声数增加1 ;当该连通区域 面积在单粒宝石面积的范围值内时，判断该连通区域为单粒宝石；当该连通区域面积大于 单粒宝石面积的上限值时，判断该连通区域为粘连区域，计算出该连通区域面积中多包含 的宝石数，并将该宝石数累计至增加的宝石总数； e、 完成了所有连通区域的面积与单粒宝石面积的范围值比较后，将步骤c中的连通区 域的数量减去步骤d中的噪声数再加上增加的宝石数目得到宝石总数。2. 根据权利要求1所述的一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，在步 骤c中，所述典型区域的数量统计为，通过对所述典型区域的圆形度的计算，所述圆形度取 值范围为0-1，越接近于1则圆形度越高，能更准确的确定单粒宝石标准面积Ssd，通过单粒 宝石标准面积Ssd可获得典型区域的数量，所述圆形度的计算步骤为： (1) 从步骤C中获得各连通区域的面积； (2) 从步骤c中获得连通区域的边界坐标，通过对边界坐标求微分再平方求和得到连 通区域的周长L; (3) 计算连通区域中以L为周长的圆的面积：，其中，SC为以L为周长的圆的 面积，为圆周率，L为连通区域的周长； (4) 得到圆形度，其中，S为连通区域的面积。3. 根据权利要求1所述的一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，在步 骤c中，所述单粒宝石的面积范围值为0. 5-1. 5倍单粒宝石标准面积。4. 根据权利要求3所述的一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，步骤d 中实际宝石的数量的计算步骤为： (1) 当连通区域的面积小于单粒宝石的面积下限值时，判断该连通区域为噪声； (2) 若不考虑宝石的粘连，此时实际宝石的数量为N=N。-!!，其中N为实际宝石的数量， N。为连通区域的数量，n为噪声的数量。5. 根据权利要求3所述的一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，步骤d 中实际宝石的数量的计算步骤为： (1)当连通区域的面积大于单粒宝石的面积上限值时，判断宝石是否存在粘连及粘连 宝石的数量； (2)若不考虑噪声，此时实际宝石的数量为，其中N为实 际宝石的数量，N。为连通区域的数量，m为粘连区域的数量。6. 根据权利要求1所述的一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，所述 步骤e的宝石总数的计算公式为：其中，Z为宝石总数，N。为连通区域的数量，n为噪声的数量，S为连通区域的面积，Ssd 为单个宝石标准面积，m为粘连的区域数量，roundO为四舍五入取整函数，对（）内的数值 取整。7. 根据权利要求1所述的一种基于图像的宝石快速自动计数方法，其特征在于，所述 图像采集系统包括相配合工作的可调节亮度的光源和摄像头，以及和控制光源、摄像头分 别连接的图像采集系统。
【专利摘要】本发明公开了一种基于图像的宝石快速自动计数方法，包括步骤：将待计数的宝石分散并传送至预定位置，对宝石进行图像采集；对采集的宝石图像进行预处理；对预处理后的图像计算出单粒宝石标准面积；将每一个连通区域的面积与单粒宝石面积的范围值进行比较，判断该连通区域是噪点、单粒宝石或者是粘连的宝石，并进行相应处理；最后将连通区域的数量减去噪声数再加上增加的宝石数目得到宝石总数。本发明利用图像采集系统对分散的宝石进行图像采集，使整个系统可以快速的对宝石进行自动计数，具有检测精度高、效率高以及实用性强的优点。
【IPC分类】G06K9/46, G06M11/00
【公开号】CN104992222
【申请号】CN201510428999
【发明人】潘明华, 侯义锋
【申请人】梧州学院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月21日