专利名称：一种动物耳标码图像快速粗定位方法
技术领域：
本发明涉及一种特殊类型图像定位的方法，具体来说，它涉及一种利用二值化、轮廓跟踪与矩形检测等技术进行对动物耳标码图像的快速粗定位方法。
背景技术：
现代动物标识与追溯系统建设是在疯牛病发生后，自20世纪80年代以来疯牛病的暴发严重影响了牛及牛肉制品的出口量，为了恢复牛类产品的国际贸易，出口国不得不提供证据证明本国奶牛及牛肉制品等的动物卫生状况，为此，欧盟首先提出了肉牛和犊牛的追溯性。近年来各种恶性食源性公共卫生危机频发，一些高致病的人畜共患病(如口蹄疫、猪流感等)在全球范围内不断暴发和传播。由于我国人口密度大，养殖场分散，动物养殖数量巨大，如果暴发疫情，传播速度更快，危害更大，因而需要建立健全动物标识和可追溯体系，对动物进行标识，并建立相应的防疫档案，以便进行跟踪与追溯。这为动物耳标码识读终端提供了广阔的发展空间。由于这几年国内食品安全问题层出不穷，国家对食品安全越来越重视，对蔬菜和动物肉类食物的安全监督越来越严格。同时，近年来猪肉等肉类价格不断攀升，我国对生猪养殖户进行了一定的补贴，积极鼓励生猪养殖，从而大大加快了生猪养殖业的发展，这都为动物耳标及其耳标码识读终端开拓了更广泛的市场前景。但由于耳标码识别设备市场价格高昂，从而制约了动物耳标产业的进一步发展。国外对条码技术以及该技术在动物耳标的研究和应用相对较早，始于20世纪80年代末。美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴西、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国，已将条码技术应用于公安等部门对各类证件的管理，以及食品安全、动物养殖和蔬菜的食品安全和追溯等，便于消费者利用互联网平 台对食品进行跟踪索源。动物耳标码是国家农业部提出的用于动物标识与溯源的二维条码标准，国内的相关厂商未能及时跟进，识读技术仍相当落后。而在动物耳标码的识读中，耳标码图像的定位尤其显得重要，它不仅决定了识读的速度，也决定了识读设备使用上的人性化的程度。目前，在动物耳标码图像定位的方法上，最简单的方法是规定用户在一个小框内，直接对准图像进行拍摄，但这样会导致在使用上造成麻烦，不够人性化。也有学者提出采用三段式自动对焦的摄像头采集图像，然后将采集到的图像按照近段区域、中段区域和远段区域进行处理,但这样的方法过于复杂,成本也过高。实际上，动物耳标码的图像存在两个重要的特征:
1、图像周边都是很宽阔的空白区；
2、图像的整体外轮廓是一个矩形，里边由很多小模块组成。因此，可利用上述特征可以很容易将动物耳标码图像与其他部分区分开。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单、可减少算法的运算时间的动物耳标码图像快速粗定位方法。本发明提供的一种动物耳标码图像快速粗定位方法，包括以下步骤:
A、快速定位到含有动物耳标码图像的区域；
B、提取含有动物耳标码图像的区域。进一步,所述步骤A包括:
Al、利用图像重采样得到源图像的差分图像；
A2、利用改进的快速自适应阈值法对差分图像进行二值化处理，得到二值图像；
A3、从二值图像判断与定位可能包含动物耳标码图像的区域。进一步,所述步骤A3包括:
对二值图像进行标记，将图像中重叠连通区域标记为同一区域；
统计标记为同一区域的像素数量以去除干扰区域；
对接近矩形的区域进行轮廓跟踪，并利用基于Freeman准则的直线检测方法来判断该区域的轮廓的各条边是否为直线，然后判断该轮廓是否为矩形，从而进一步去除了背景中非矩形的图像干扰。
所述步骤A3还包括:
根据矩形相似度判断所述面积最小的外接矩形区域是否为矩形，若否则重新选取面积最小的外接矩形区域，所述矩形相似度为被检测区域的实际像素之和与被检测区域最小的外接矩形区域的面积的比例，反映了物体对其外接矩形的充满程度。所述步骤B包括:
获取矩形区域的四个顶点，利用透视投影校正法提取该区域。本发明的有益效果是:本发明先分析了动物耳标码图像的特征，从而获得两个重要的图像特征，即动物耳标码图像周边存在比较宽的空白区和图像外轮廓为矩形，根据这两个图像特征，本发明方法先从采集到的图像中，定位出包含动物耳标码图像的区域，然后提取该区域图像，从而减少了算法的运算时间，可用在需要实时处理的手持式设备上，提高使用上的人性化体验。
图1为本发明基于Freeman准则的动物耳标码图像定位方法的工作流程图。图2为本发明的整个算法流程图。图3为本发明的步骤A的流程图。图4为本发明的快速二值化方法的数据结构图。图5为本发明的快速二值化方法的扫描方式图。图6为本发明的基于Freeman准则直线检测的矩形区域定位的步骤流程图。图7为本发明的图像标记扫描方式图。图8为本发明的八方链码的编码方式图。图9为本发明的链码存储数据结构图。图10为本发明的示例原图。
图11为本发明的示例差分图像。图12为本发明的示例快速二值图像。图13为本发明的示例屏蔽背景干扰的二值图像。图14为本发明的提取目标图像。
具体实施例方式本发明实现动物耳标码的快速定位方法，利用它的两个固有的图像特征，即图像周围存在比较宽的空白区，容易和背景分离开来；图像为一个包含很多小模块的矩形区域，从而可以快速定位图像并将该区域提取出来。该方法的框架如图1所示，包括以下步骤:
A、快速定位到含有动物耳标码图像的区域；
B、提取含有动物耳标码图像的区域。本发明的整个算法流程图如图2所示；
参照图3，上述步骤A具体包括:
Al、利用图像重采样得到源图像的差分图像；
所述差分图像的数学描述如下所示:
D(x,y) = flUK(f(4.x -14y-j))-min(f(4x-1,4y -j))
其中，D(x，y)为差分 图像，重采样是在将原图像划分为一系列的4X4大小的子图像中进行，l<x<H/4 , l^y^W/4, H与W分别表示原图像的高度和宽度。max()为过采样，
minO为降采样。通过该操作，图像缩小为原图像的1/4，背景中大部分的小模块都被去除，动物耳标码内的小模块也融合在一起，此时图像为原图像的1/4，进一步减少运算量，大部分的背景图像已被去除，动物耳标码图像也融合成了一个矩形的方块，此时便可通过图像二值化的方法进一步去除图像背景的干扰。A2、利用改进的快速自适应阈值法对差分图像进行二值化处理，得到二值图像； 经过差分处理后，需要进一步消除背景的干扰，并对图像定位。因此，本发明采用了快
速自适应阈值的算法，利用目标像素点与周围像素点的关系，对图像进行逐点阈值二值化，只需遍历一次图像，即可完成图像的二值化，算法的复杂度低，鲁棒性强。令图像中像素点η处为目标像素点,其灰度级为Pn,则可将图像看作是由各行首尾依次连接而成的一维数组，如图4所示。对图像采用自左向右然后自右向左的逐行交替扫描方式，如图5所示。令fs (η)为像素点η前s个像素的像素和，即:
I = U
其中，S取值为1/8的图像宽度。于是，目标像素点η 二值化的结果T (η)的值是O还是I，取决于目标像素点η处的像素值与前面s个像素的加权值平均值的大小，即:
权利要求
1.一种动物耳标码图像快速粗定位方法，包括以下步骤: A、快速定位到含有动物耳标码图像的区域； B、提取含有动物耳标码图像的区域； 进一步，所述步骤A包括: Al、利用图像重采样得到源图像的差分图像； A2、利用改进的快速自适应阈值法对差分图像进行二值化处理，得到二值图像； A3、从二值图像判断与定位可能包含动物耳标码图像的区域。
2.根据权利要求1所述的一种动物耳标码图像快速粗定位方法，其特征在于，所述步骤A3包括: 对二值图像进行标记，将图像中重叠连通区域标记为同一区域； 统计标记为同一区域的像素数量以去除干扰区域； 对接近矩形的区域进行轮廓跟踪，并利用基于Freeman准则的直线检测方法来判断该区域的轮廓的各条边是否为直线，然后判断该轮廓是否为矩形，从而进一步去除了背景中非矩形的图像干扰。
3.根据权利要求1所述的一种动物耳标码图像快速粗定位方法，其特征在于，所述步骤A3还包括: 根据矩形相似度判断所述面积最小的外接矩形区域是否为矩形，若否则重新选取面积最小的外接矩形区域，所述矩形相似度为被检测区域的实际像素之和与被检测区域最小的外接矩形区域的面积的比例，反映了物体对其外接矩形的充满程度。
4.根据权利要求1所述的一种动物耳标码图像快速粗定位方法，其特征在于，所述步骤B包括: 获取矩形区域的四个顶点，利用透视投影校正法提取该区域。
全文摘要
一种动物耳标码图像快速粗定位方法，包括以下步骤A、快速定位到含有动物耳标码图像的区域；B、提取含有动物耳标码图像的区域；进一步，所述步骤A包括A1、利用图像重采样得到源图像的差分图像；A2、利用改进的快速自适应阈值法对差分图像进行二值化处理，得到二值图像；A3、从二值图像判断与定位可能包含动物耳标码图像的区域。本发明先从采集到的图像中，定位出包含动物耳标码图像的区域，然后提取该区域图像，从而可减少了算法的运算时间，可用在需要实时处理的手持式设备上。
文档编号G06K9/00GK103235930SQ20131010347
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者陈凡健, 周洁文, 王松波, 李春盛 申请人:茂名职业技术学院