1 江苏理工学院 机械工程学院,江苏常州2300
2 常州祥明智能动力股份有限公司,江苏常州13011
在QFN芯片封装缺陷检测中,增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题,本文提出一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)的图像多阈值分割方法。首先,改进原始灰狼优化算法非线性因子,平衡算法搜索效率与挖掘能力;其次,引入反向学习策略提高种群整体质量,引入正弦函数、调整头狼权重以改进灰狼更新策略,增强算法多样性与挖掘能力;然后,提出头狼靠拢与种群变异交替进行的位置更新策略,平衡算法收敛性能与跳出局部最优能力;最后,以Kapur熵为适应度函数,求解最优分割阈值。将本文提出的改进灰狼优化算法的多阈值图像分割方法,与灰狼优化算法(GWO)、基于翻筋斗觅食策略的灰狼优化算法(DSF-GWO)、基于莱维飞行的樽海鞘群优化算法(LSSA)、改进北方苍鹰算法(INGO)的图像分割方法进行实验对比,结果表明:本文方法在分割用时方面,约为DSF-GWO的1/2,INGO的1/4;在分割精度与稳定性方面,在进行QFN芯片缺陷图像的连续30次分割时,本文方法具有最大Kapur熵平均值、最小标准差与最短分割时间。因此本文方法可实现高精度、高稳定性与高效率的QFN芯片图像多阈值分割。
灰狼优化算法 多阈值分割 Kapur熵 QFN Grey Wolf Optimization(GWO) multi-threshold segmentation Kapur entropy Quad Flat No-lead package(QFN)
1 大连理工大学 汽车工程学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 辽宁大连6024
2 大连理工大学 宁波研究院,浙江宁波315000
3 比亚迪汽车工业有限公司,广东深圳518118
为了进一步提高自动驾驶感应模块中激光雷达点云地面分割算法的分割精度,提出一种基于种子点距离阈值和路面波动加权幅值自适应的地面点云分割算法。该算法在极坐标栅格地图划分的基础上,将种子点的选取判断阈值与二维平面的水平距离特征相关联,通过点云间的水平距离变化控制种子点集的更新;在道路模型拟合过程中,为解决斜坡路面模型更新停滞问题引入坡度连续性判断准则,根据路面波动加权幅值的变化建立点云的分割阈值方程,最终实现关于点云距离特征的自适应阈值分割。对开源数据集Semantic KITTI进行点云二分类数据处理,并在此基础上测试算法性能。实验结果表明:与现有算法相比,本文所述地面分割算法的精确率和召回率均提升了2%~4%,具有较高的准确性。
点云 地面分割 种子点距离 自适应阈值分割 point cloud ground segmentation seed points distance adaptive threshold segmentation 光学 精密工程
2023, 31(17): 2564
西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西 西安 710121
Shannon定义的信息熵是一种度量信息不确定性的方式,Onicescu定义的信息能量是一种度量信息确定性的方式,信息能量与Shannon熵呈现一种对偶关系。累积剩余熵是使用累积分布函数替换Shannon熵的概率分布函数来度量信息不确定性的方式,基于此,提出一种新的度量信息确定性的方式——累积剩余信息能量,并将累积剩余信息能量应用于图像的阈值分割。为了克服累积剩余信息能量自身存在的计算复杂、效率低的缺点,使用递归算法提升图像阈值分割的运行速度。与经典的最大熵阈值法等相关阈值分割法的对比实验结果表明,所提方法对于自然图像与细胞血涂片图像分割均具有一定的优越性。
图像处理 信息能量 信息熵 累积剩余信息能量 阈值分割 图像分割 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610004
1 湖北省水电工程智能视觉监测重点实验室(三峡大学),湖北 宜昌 443002
2 三峡大学 大数据研究中心,湖北 宜昌 44300
3 三峡大学 计算机与信息学院,湖北 宜昌 44002
受目标和背景的大小比例、噪声或者随机细节等因素影响,灰度图像的灰度直方图可能呈现出无峰、单峰、双峰或者多峰模式。为了在统一框架内处理这4种不同直方图模式下的自动阈值选择问题,提出了一种平稳小波域多尺度乘积下的指数Renyi熵自动阈值选择方法。该方法首先利用平稳小波对原始图像进行水平、垂直和对角方向的多尺度变换,再对各个方向的高频子带进行多尺度乘积运算构造出融合图像;然后通过内外轮廓图像对融合图像进行采样重构一维直方图;最后计算重构直方图所对应的指数Renyi熵,并取最大值对应的阈值作为最终分割阈值。提出的方法与4种自动阈值分割方法、2种聚类分割方法以及2种活动轮廓分割方法进行了比较。在16幅合成图像和50幅真实世界图像上的实验结果表明:在合成图像集中,相比于分割精度第2的方法,平均马修斯相关系数提高了41.2%;在真实世界图像集中,相比于分割精度第二的方法,平均马修斯相关系数提高了20.8%。提出的方法具有更稳健的分割适应性,且在分割精度方面明显优于其他8个分割方法。
阈值分割 指数Renyi熵 平稳小波域 多尺度乘积 image thresholding exponential Renyi entropy stationary wavelet domain multi-scale product 光学 精密工程
2023, 31(12): 1841
1 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
2 北京大学 微纳电子学研究院, 北京 100871
3 广东工业大学 计算机学院, 广州 510006
为了提高半导体激光加工中激光光斑中心定位精度, 根据皮秒超短脉冲激光辐照单晶硅后产生的光斑图像灰度分布特点, 提出了一种基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法, 通过模拟激光光斑仿真分析和单晶硅刻蚀实验, 对比研究了不同辐照时间与不同激光功率条件下该算法与传统算法的定位精度。结果表明, 在辐照时间不同的条件下, 该算法定位精度达到0.761 μm, 比灰度重心法提高51.3%, 比最大行列灰度值法提高93.9%; 在激光功率不同条件下, 该算法的定位精度达到0.793 μm, 比灰度重心法提高73.4%, 比最大行列灰度值法提高86.8%。此研究可为皮秒超短脉冲激光光斑中心定位控制系统的设计提供指导。
图像处理 中心定位 灰度直方图 激光光斑 阈值分割 image processing center positioning gray histogram laser spot threshold segmentation
1 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学地下空间智能控制教育部工程中心,江苏 徐州 221116
为了在复杂的运动模糊情况下快速提取光条中心,提出了一种新的结构光光条中心快速提取算法。通过分析线结构光运动成像模糊的原因和图像中光条截面的灰度值分布规律,设计了基于理论光条成像宽度的P-tile阈值分割算法,以解决运动模糊情况下光条成像宽度不一、亮度无规则变化引起的光条区域提取困难问题。根据光条图像的特点,通过改进的区域生长算法提高光条定位速度,根据光条截面的灰度值分布特点提取结构光光条中心。实验结果表明,在运动模糊情况下,改进的P-tile阈值分割算法具有精度高、速度快的优点,相比极值法、大津法能更好地分割出有效光条区域,在结构光工业高速测量领域具有实用价值。
测量与计量 线结构光 运动模糊 中心提取 阈值分割 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0112002
1 南昌职业大学工程技术学院,江西 南昌 330500
2 武汉大学工业科学研究院,湖北 武汉 430072
3 武汉大学深圳研究院,广东 深圳 518057
4 江西制造职业技术学院机械工程学院,江西 南昌 330095
激光选区熔化(SLM)加工过程中的溅射形态随工艺参数变化,难以实现所有工艺参数下的溅射提取。基于传统阈值分割的溅射提取方法仅支持部分工艺参数且没有误差分析工作,处理结果不能反映真实溅射状态。基于高速摄像机采集的SLM过程溅射图像,提出一种强鲁棒性图像处理方法对其进行提取和处理。图像处理方法包含五个步骤,其中阈值分割过程基于最大熵阈值分割算法完成。结果表明,该溅射图像处理方法可准确提取多工艺参数下的溅射信息。当激光功率在100~150 W范围时,溅射面积和数量的变化取决于粉末熔化状态;当激光功率在150~200 W范围时,溅射面积和数量的减少由溅射叠加导致。
材料 溅射提取 最大熵阈值分割 图像处理 激光选区熔化 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1916004