摘 要

竹节作为麻将竹席的主要部件，在现有的工业生产中一般用人工的方式对竹节进行筛选，这样既没有效率也没有准确度，浪费了大量的人力和财力，成为阻碍麻将竹凉席产业进一步发展的重要阻力，随着科技的发展，各个行业的生产智能化也越来越普遍，本文的思路就是把图像处理的技术与计算机结合起来运用到竹节外观尺寸的检测上去。

本文首先通过CCD摄像机和适合的光照来获取需要检测的竹节图像，以便于后续在计算机上对图像进行进一步操作，然后在计算机上用MATLAB软件对图像进行预处理、图像分割、寻找最小外接矩形最后再进行误差对比从而挑选出不合格产品，最后再用SVM算法对产品进行是否合格的分类检测。

基于图像处理的竹节外观尺寸的检测研究是现在工业生产的检测技术的发展技术之一，相对于传统的检测技术，本文研究的是将数字图像处理的技术应用到竹节外观尺寸的检测当中，通过研究探讨出适合凉席工业生产的一套高效率的竹节外观尺寸检测的方法。

关键词：竹节尺寸检测；图像处理；最小外接矩形；SVM

Abstract

As the main part of mahjong bamboo mats, bamboo is used to screen bamboo sections in the existing industrial production. This is not efficient and accurate. It wastes a lot of manpower and financial resources and becomes a hindrance to mahjong bamboo mats. With the development of science and technology, with the development of science and technology, the intelligent production of various industries is becoming more and more common. The idea of ​​this paper is to combine the image processing technology with a computer and apply it to the detection of the appearance size of bamboo joints.

In this paper, the CCD camera and suitable lighting are used to obtain the bamboo image to be detected, so that the computer can further operate the image on the computer. Then the MATLAB software is used to preprocess the image, segment the image, and find the minimum circumscribed rectangle. Finally, make an error comparison to pick out the non-conforming product.

The detection of the appearance size of bamboo joints based on image processing is one of the development technologies of industrial production detection technology. Compared with traditional detection technologies, this paper studies the application of digital image processing technology to the detection of bamboo size. Through research, we have explored a set of high-efficiency bamboo product testing methods that are suitable for industrial production of mats.

Key words: Bamboo size detection; image processing; minimum circumscribed rectangle; SVM

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 图像处理技术 1

1.2.1 数字图像处理技术发展现状 1

1.2.2 MATLAB在图像处理中的应用 2

1.3 研究的主要内容 2

第2章 数字图像处理系统的组成 4

2.1 一般系统主要构成模块 4

2.2 基于本课题的图像处理流程 4

第3章 图像处理流程分段介绍 6

3.1 图像采集设备 6

3.2 图像预处理 7

3.2.1 数字图像类型 7

3.2.2 图像灰度化处理 8

3.3 图像滤波 9

3.3.1 噪声分类 9

3.3.2 领域平均法 10

3.3.3 中值滤波法 11

3.4 图像分割 13

3.4.1 直方图阈值分割 14

3.4.2 自动阈值法 15

第4章 竹节尺寸检测 16

4.1.1 形态学基础理论 16

4.1.2 图像区域填充 17

4.2 最小外接矩形（MER）概述 19

4.3 SVM算法对竹节进行筛选 20

第5章 竹节尺寸检测实验 22

5.1 实验流程 22

5.2 实验程序及结果分析 22

5.3 误差分析 23

5.3.1 实验误差来源 23

5.3.2 提高精度的方法 24

第6章 总结与展望 25

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景

麻将竹席凉席在中国市场已经形成多年，最初由台湾引进后由于其价格便宜，消暑效果显著，在短时间内市场得到了迅速的扩展。由于我国南北跨界大，在我国南方拥有竹席生长的适宜的生态环境，对于我国的竹席厂家完全没有原材料不足方面的问题，并且由于我国大部分南方地区处于经纬度比较低的地方，所以每逢夏季，竹席是家家户户必备的生活用品，而麻将竹席因为其好清理，容易携带等特点在众多类竹席中能够脱颖而出，所以也不存在滞销的问题。那么为什么我国的麻将竹席的生产规模迟迟得不到提升呢？主要原因就是麻将竹席的“零件”竹节的生产落后和生产效率低下造成的，而其中效率低下的关键就是竹节的质量检测环节。在我国的传统工艺中，对于竹节的检测筛选都是经过人工完成的，需要耗费了大量的劳工。为此我们现在竹席产业亟待解决的问题就是能够研究出一套自动化检测竹节尺寸的方案，不断地完升级加工设备，完善产品的生产流程来提高产品的质量和产品生产的效率，能够让麻将竹席发挥出它该有的市场竞争力。基于此本文结合了竹节的特点和图像处理技术提出了一套利用计算机软件自动检测竹节尺寸的研究算法，来提高麻将竹节的自动化生产水平。

1.2 图像处理技术

1.2.1 数字图像处理技术发展现状

在当今的智能化时代，图像存在于我们生活的每一个方面，是我们现在表达和传递信息的基础。原始的图像信息的传递一般通过绘图或者图片的形式这就是我们常说的模拟图像，但是随着计算机和手机等智能化工具的普及，图像在计算机上的传递和分析处理也越发普遍，在计算机上对图像根据我们的实际要求进行变换则需要用到一定的图像处理技术把图片变为计算机能够识别的数字图像，这两类也是图像现在的主要存在形式。

数字图像处理就是把模拟图像经过一定的手段变为数字图像后，再对此数字图像进行增强、分割、移位等变换的过程。图像处理从本质上看就是把含有干扰的不清晰的原输入图像经过一定技术的处理变为高质量的图像，并且提取出我们想要的细节。我们采用图像处理技术对采集到的图像进行处理的目的有很多，比如让图像变得更美观，提高视觉质量、从图像中提取我们想要的部分或者是想将图像压缩或者变形等等。不管是为了什么目的来对图像进行处理，都需要利用到专用的图像处理软件，然后根据设计的方案一节套一节的进行图像的分析。

原始的图像处理技术由于设备有限是很拘束的，对图像的加工手段很少而且很繁琐，但是随着计算机的图像处理的相关软件陆续的被研发出来，人们也逐步地将计算机技术应用到对图像的处理上来，对图像的处理自二十世纪六十年代初期数字图像技术成为一门学科以来，由于数字图像处理易于控制、处理的多样性强、能处理的图像数据庞大、处理精度和再现性好等特点，被人们广泛的应用于人类活动的各个领域并且利用计算机技术解决了大量的实际问题，推动了许多行业的发展，像医学方面（如利用先进的图像处理技术可以很方便快捷的为患者做出医疗诊断和治疗）、交通管理方面（如利用图像处理可以对车辆外形进行提取识别）、工业应用方面（如对缺陷的零件进行检测和筛选）、消费电子（功能齐全的数字相机和摄像机已经完全淘汰了旧式胶卷和模拟磁带相机，高清电视、显示器越来越流行，图像处理的应用也使得像手机、个人数字助理等设备有了飞速的发展）。这些都充分说明了图像处理技术在推动我们生活质量向更高的方向发展方面发挥着重要作用。

1.2.2 MATLAB在图像处理中的应用

MATLAB（MATrix LABoratory）是一个数据分析原型设计和可视化的工具，其是一个高级的矩阵/阵列语言，可以处理许多基层编程语言（如C，C ）能够处理的问题，并且算法相对而言要更加简洁，所以特别受科研人员的爱戴。MATLAB能够得到各个行业认可的一个主要原因就是其强大的工具箱，MATLAB拥有数百种函数的主包和三十多种工具包，如神经网络工具箱、信号处理工具箱、财政金融工具箱等等，使它能够满足各个行业的要求并且函数的调用使得程序编写更加容易。

其中的图像处理的工具箱使得此款软件可以对图像和待处理的数据进行多种操作：1.对图像进行读取、显示和存储以及图像文件的输入、输出；2.拥有强大的绘图功能，能够绘制各种专业数据图形，实现科学计算数据的可视化；3.可以根据用户的实际要求对图像作旋转、平移、放大、缩小或剪切等变换；4.提供了图形用户界面工具来以交互式的方式快速对图像进行统计分析；5.由于摄影条件或者摄影技术的限制，使得很多拍摄的图片比较模糊，掩盖了一些真实信息，则可以用图像去模糊技术来的到一副清晰的图片；6.图像从大体上可分为二值图像、灰度图像、彩色图像，这些在MATLAB中都可以得到体现^[2]。等等MATLAB在对图像的处理上还有许多的应用。

由于MATLAB在图像处理方面的功能强大，本文也应用了此软件对所需测定的竹节图片进行了预处理、二值化处理和计算图像的几何参数并最终测出合格的产品。

1.3 研究的主要内容

本文主要是针对现有的竹节外观尺寸检测技术的不足，将计算机技术与图像检测方法相结合，设计出一套针对竹节外观尺寸检测的高效的算法，来提高生产的效率和自动化水平。本文的具体的研究内容为：

1. 介绍了此课题的研究背景和图像处理技术的概况，同时还简要介绍了本次检测需要运用到的计算机软件。
2. 分析了整个检测系统的硬件和软件部分的组成，并对图像采集系统的模块进行了分析解释。
3. 图像处理的知识和本课题相结合，研究了一些图像处理的基本步骤，针对本课题设计了一套检测流程，图像的灰度化处理、滤波和二值化，对每一步的方案的选择都进行了阐述，然后进行了形态学的填充处理，最后研究了最小外接矩形算法得出了竹节的尺寸，在根据SVM的知识将合格和不合格产品进行分类
4. 最后最整篇文章进行总结整理。

第2章 数字图像处理系统的组成

2.1 一般系统主要构成模块

一个数字图像处理系统由硬件部分和软件部分组成，如下图2.1所示为图像检测系统的一般组成。

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