基于相似性定位和超像素分割的織物疵點(diǎn)檢測

朱 磊， 任夢凡， 潘 楊， 李博濤

(西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院， 陜西 西安 710048)

織物疵點(diǎn)檢測是紡織行業(yè)保值增效的重要手段，但織物圖像紋理具有多樣性和復(fù)雜性，是織物疵點(diǎn)檢測領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。傳統(tǒng)的織物疵點(diǎn)大都由經(jīng)驗豐富的員工進(jìn)行人工檢測，該方法不僅存在效率低、成本高等問題，還會產(chǎn)生由于主觀因素造成的大量誤檢、漏檢等情況[1]。為解決人工檢測帶來的問題，數(shù)字圖像處理和機(jī)器視覺等現(xiàn)代技術(shù)已被應(yīng)用于織物疵點(diǎn)檢測[2-4]。

現(xiàn)有基于數(shù)字圖像處理的織物疵點(diǎn)檢測方法大致可分為以下4類：變換域檢測法、數(shù)學(xué)統(tǒng)計檢測法、視覺顯著性檢測法和深度學(xué)習(xí)檢測法。變換域檢測法將圖像由空域轉(zhuǎn)換到小波域等變換域進(jìn)行檢測，對周期性簡單紋理織物圖像具有較好的檢測效果，但對復(fù)雜紋理織物圖像的檢測效果一般[5-6]；數(shù)學(xué)統(tǒng)計檢測法通過對圖像灰度、紋理等特征進(jìn)行統(tǒng)計分析，來引導(dǎo)織物的疵點(diǎn)檢測，此類方法的檢測效果受統(tǒng)計參量與統(tǒng)計方法的選擇影響較大[7-8]；視覺顯著性檢測法利用隨機(jī)疵點(diǎn)阻隔織物紋理周期性特征的顯著性變化實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)檢測，此類方法對明顯的疵點(diǎn)檢測效果較好，對細(xì)微的疵點(diǎn)檢測效果欠佳[9-11]；近年來提出的深度學(xué)習(xí)檢測法檢測精度較高，但檢測模型和參數(shù)的確定需要提供大量的訓(xùn)練樣本，實(shí)現(xiàn)過程較為復(fù)雜[12-14]。

為進(jìn)一步提升織物疵點(diǎn)檢測的準(zhǔn)確率并實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)輪廓的精確分割，本文將數(shù)學(xué)統(tǒng)計和視覺顯著性檢測思路相結(jié)合，提出了一種基于相似性定位和超像素分割的織物疵點(diǎn)檢測方法。該方法將灰度相似性檢測參量與結(jié)構(gòu)相似性檢測參量相結(jié)合，構(gòu)建了一種能適用于更多類型周期性紋理織物圖像的相似性度量函數(shù)，并利用該函數(shù)在顯著圖中實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)粗定位；以期通過超像素分割和連通域分析，實(shí)現(xiàn)對疵點(diǎn)輪廓的準(zhǔn)確細(xì)分割。

1 幾種常見檢測方法

帶有疵點(diǎn)的周期性紋理織物圖像由周期性紋理背景和不規(guī)則隨機(jī)疵點(diǎn)所在的前景組成。文獻(xiàn)[7]通過具有噪聲項的魯棒主成分分析模型，提取疵點(diǎn)所在的前景，再通過閾值分割得到檢測結(jié)果；文獻(xiàn)[9]通過計算圖像頻譜冗余提取出顯著性區(qū)域，而織物圖像中疵點(diǎn)相比周期性背景紋理顯著值更高，以此為依據(jù)可獲得帶有疵點(diǎn)的顯著性前景，從而實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)檢測；文獻(xiàn)[15]將圖像分成大小相同的圖像分塊，再通過最小二乘回歸獲得1幅灰度圖像，其中灰度級越高的區(qū)域，表明其為疵點(diǎn)的可能性更高?？偨Y(jié)以上3種方法的大致檢測流程，即：先將待檢測圖像進(jìn)行濾波、增強(qiáng)等預(yù)處理，從而增強(qiáng)疵點(diǎn)和背景紋理之間的對比度；然后，通過進(jìn)一步分析預(yù)處理圖像，提取疵點(diǎn)所在的前景；最后對疵點(diǎn)所在的前景進(jìn)行閾值分割和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等后處理，得到檢測結(jié)果。

圖1示出以上3種方法對部分周期性紋理織物圖像的疵點(diǎn)檢測效果?？芍墨I(xiàn)[7]方法可準(zhǔn)確檢測出第1幅測試圖像中的疵點(diǎn)，但對復(fù)雜紋理織物圖像檢測效果欠佳；文獻(xiàn)[9]方法可較好地抑制織物圖像中的背景紋理，但易發(fā)生多檢的情況；文獻(xiàn)[15]方法對前2幅織物圖像展現(xiàn)出了較好的檢測效果，但在第3幅織物圖像檢測中出現(xiàn)了較多的錯檢點(diǎn)。同時，3種方法均難以提取疵點(diǎn)的準(zhǔn)確輪廓，且對無疵點(diǎn)織物圖像均出現(xiàn)了錯檢。

注：1#為帶疵點(diǎn)簡單紋理織物圖像；2#為帶疵點(diǎn)復(fù)雜橫向條紋織物圖像；3#為帶疵點(diǎn)復(fù)雜縱向條紋織物圖像；4#為無疵點(diǎn)織物圖像。圖1 測試圖像及各方法的疵點(diǎn)檢測結(jié)果Fig.1 Test images(a) and defect detection results by method of reference [7](b), reference [9](c) and reference [15](d)

針對上述3種檢測方法存在的問題，本文將數(shù)學(xué)統(tǒng)計檢測思路和視覺顯著性檢測思路相結(jié)合，提出了一種基于相似性粗定位和超像素細(xì)分割的織物疵點(diǎn)檢測方法，可明顯改善織物圖像中的紋理對疵點(diǎn)漏檢與錯檢的影響，且能較為準(zhǔn)確地提取出疵點(diǎn)輪廓。

2 織物疵點(diǎn)檢測方法

2.1 檢測思路

本文提出的檢測方法包括基于圖像增強(qiáng)和FT顯著性估計[16]的預(yù)處理、基于相似性度量函數(shù)的疵點(diǎn)粗定位和基于SLIC[17]的疵點(diǎn)細(xì)分割3大步驟，流程框圖如圖2所示?？芍阂蕴摷^表示的輔助流程需先計算增強(qiáng)圖像中各圖像分塊之間的相似性測量值，然后在顯著圖中實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)粗定位；以實(shí)箭頭表示的主流程先對待檢測圖像進(jìn)行將數(shù)增強(qiáng)，然后采用顯著性檢測得到其對應(yīng)的顯著圖，再借助輔助流程實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)粗定位，進(jìn)而對粗定位圖像分塊進(jìn)行超像素細(xì)分割和二值化處理，并采用連通域分析剔除孤立點(diǎn)，最后得到檢測結(jié)果。

圖2 基于相似性定位和超像素分割的織物疵點(diǎn)檢測方法流程框圖Fig.2 Flow chart of fabric defect detection method based on similarity location and superpixel segmentation

2.2 檢測步驟

下面按預(yù)處理、疵點(diǎn)粗定位和疵點(diǎn)細(xì)分割3個步驟，分別進(jìn)行闡述。

2.2.1 基于圖像增強(qiáng)和FT顯著性估計的預(yù)處理

為抑制織物圖像中噪聲、模糊等問題，需在疵點(diǎn)定位前對其進(jìn)行濾波、增強(qiáng)等預(yù)處理，以降低噪聲干擾，提升疵點(diǎn)和背景之間的對比度。本文方法的預(yù)處理包括顏色空間轉(zhuǎn)換、中值濾波、對數(shù)增強(qiáng)及顯著圖估計4步。

由于本文方法在后續(xù)處理中圖像亮度信息是重要組成成分，因此首先需將輸入彩色圖像由RGB顏色空間模型轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間模型。設(shè)輸入的織物圖像為Ir，則提取的亮度信息Iv可表示為：

(1)

式中，R、G、B分別為輸入圖像Ir的紅、綠、藍(lán)分量。

本文方法選擇簡單且具有一定邊緣保護(hù)能力的中值濾波來對亮度信息Iv進(jìn)行平滑，得到的濾波圖像Im可表示為：

Im(x,y)=median(Iv(x±m(xù),y±n))

(2)

式中，(x±m(xù),y±n)∈W，W為中值濾波窗口。

本文方法選擇對數(shù)增強(qiáng)算子來提升濾波圖像Im中疵點(diǎn)和背景之間的對比度，得到的增強(qiáng)圖像I可表示為：

I=clg(1+Im)

(3)

式中，c為常數(shù)。

為削弱增強(qiáng)圖像I中的周期性紋理對疵點(diǎn)檢測的影響，本文引入FT顯著性檢測算法[16]估計增強(qiáng)圖像I對應(yīng)的顯著圖Ism。顯著圖Ism可明顯提升疵點(diǎn)的灰度值，進(jìn)一步提升疵點(diǎn)和背景之間的對比度，其計算公式為：

(4)

2.2.2 基于相似性度量函數(shù)的疵點(diǎn)粗定位

為縮小疵點(diǎn)檢測范圍，本文方法將結(jié)構(gòu)相似性檢測參量和灰度相似性檢測參量結(jié)合，構(gòu)建了一種相似性度量函數(shù)，利用該函數(shù)計算增強(qiáng)圖像分塊之間的相似性測量值，并通過閾值化相似性測量值實(shí)現(xiàn)對疵點(diǎn)在顯著圖中的粗定位。

本文選用的結(jié)構(gòu)相似性檢測參量[18]可有效度量2幅圖像塊之間的結(jié)構(gòu)相似性。圖像塊X和Y之間的結(jié)構(gòu)相似性檢測參量SSIM(X,Y)計算公式如下：

SSIM(X,Y)=[l(X,Y)]ω[c(X,Y)]β[s(X,Y)]γ

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：l(X,Y)、c(X,Y)和s(X,Y)分別為圖像塊X和Y之間的亮度、對比度及結(jié)構(gòu)對比值；ω、β、γ是用于調(diào)整圖像亮度、對比度和結(jié)構(gòu)所占權(quán)重的參數(shù)；μX和μY分別為圖像塊X和Y的均值；δX和δY分別為圖像塊X、Y的標(biāo)準(zhǔn)差；δXY為圖像塊X、Y之間的協(xié)方差；C1、C2、C3為常系數(shù)。

本文方法提出了基于歸一化局部均值差分的灰度相似性檢測參量，該參量可有效度量圖像塊之間的灰度相似性。圖像塊X和Y之間的灰度相似性檢測參量GRAY(X,Y)計算公式如下：

(9)

考慮到式(5)所刻畫的結(jié)構(gòu)相似性檢測參量只能對2個圖像塊之間的結(jié)構(gòu)相似性進(jìn)行有效測量，式(9)所描述的灰度相似性檢測參量只能對2個圖像塊之間的灰度相似性進(jìn)行有效測量，因此本文方法將結(jié)構(gòu)相似性檢測參量和灰度相似性檢測參量結(jié)合，提出了一種可適用于更多類型周期性紋理織物圖像的相似性度量函數(shù)，計算公式如下：

S(Pn,Qi)=α×SSIM(Pn,Qi)+

(1-α)×GRAY(Pn,Qi)

(10)

式中：Pn(n=1，2，3，…,N)為將增強(qiáng)圖像I分成H×H像素(本文中，H取30)大小相同且互不重疊的N個圖像分塊；Qi(i=1，2，3，…,M)為將增強(qiáng)圖像I分成H×H像素大小相同且互相重疊的M個圖像分塊(本文中，互相重疊圖像分塊之間的步長取20像素)；S(Pn,Qi)為圖像分塊Pn和Qi之間的相似性測量值，其值越接近1，相似程度越高；SSIM為結(jié)構(gòu)相似性檢測參量；GRAY為灰度相似性檢測參量；α為調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)相似性檢測參量和灰度相似性檢測參量所占權(quán)重的參數(shù)。

對于周期性紋理織物圖像中的無疵點(diǎn)圖像分塊，在增強(qiáng)圖像中可找到1個與其高度相似的圖像分塊，但很難找到1個和帶有疵點(diǎn)圖像分塊高度相似的圖像分塊。以此為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)在顯著圖中的粗定位，計算公式如下：

(11)

圖3示出使用SSIM方法和本文提出的相似性度量函數(shù)對周期性紋理織物圖像中的疵點(diǎn)進(jìn)行相似性粗定位結(jié)果?？芍?種方法對具有明顯周期性復(fù)雜紋理織物圖像中的疵點(diǎn)均表現(xiàn)出了較好的定位效果，而SSIM對灰度信息不敏感，因此難以準(zhǔn)確定位出簡單紋理織物圖像中疵點(diǎn)的大致位置，而本文提出的相似性度量函數(shù)中由于加入了基于歸一化局部均值差分的灰度相似性檢測參量，可實(shí)現(xiàn)對更多類型周期性紋理織物圖像中的疵點(diǎn)進(jìn)行相似性粗定位。

圖3 SSIM方法和本文方法對疵點(diǎn)的相似性粗定位結(jié)果比較Fig.3 Comparison on similarity rough location results of defects using SSIM and proposed method. (a) Test images; (b) Similarity rough location results of SSIM method; (c) Similarity rough location results of proposed method

圖4示出式(10)中α取不同值時本文方法對織物圖像中疵點(diǎn)的相似性粗定位結(jié)果。可知，當(dāng)α取0.8時能更準(zhǔn)確地定位出疵點(diǎn)大致位置，因此本文方法中α取0.8。

圖4 α取不同值時對疵點(diǎn)的相似性粗定位檢測Fig.4 Similarity rough location results of defects at different weights α. (a) Test image; (b) α=0.7;(c) α=0.8; (d) α=0.9

2.2.3 基于SLIC的疵點(diǎn)細(xì)分割

在對疵點(diǎn)進(jìn)行相似性粗定位的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提取出疵點(diǎn)的準(zhǔn)確輪廓，本文采用SLIC算法[17]代替全局閾值分割方法對疵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)分割。

SLIC算法按灰度將圖像分成大小均勻的超像素，每個超像素內(nèi)的灰度值基本相同。對相似性粗定位結(jié)果Ic進(jìn)行超像素分割，設(shè)超像素分割結(jié)果為L，Ic對應(yīng)的平均灰度圖VS計算公式如下：

(12)

式中：VS為得到的平均灰度圖，本文預(yù)設(shè)的超像素個數(shù)C為100，j=1,2,…,100。由于周期性紋理織物圖像中的疵點(diǎn)顯著性較高，即在顯著圖中疵點(diǎn)區(qū)域的灰度值相比背景中紋理的灰度值較高，對分割得到的超像素進(jìn)行二值化，可得到疵點(diǎn)的準(zhǔn)確輪廓。本文方法在進(jìn)行二值化處理時，分割閾值取各個超像素灰度值的平均值，將灰度值低于分割閾值的超像素刪除，保留灰度值高于分割閾值的超像素，得到的分割結(jié)果圖Bc可表示為：

(13)

對分割結(jié)果圖Bc進(jìn)行連通域分析，剔除孤立點(diǎn)，即可得到疵點(diǎn)檢測結(jié)果B。圖5示出使用全局閾值和超像素分割對圖3中相似性粗定位圖像進(jìn)行分割的結(jié)果比較。由圖可知，2種方法均可分割出織物圖像中的疵點(diǎn)，但使用超像素分割處理得到的疵點(diǎn)輪廓更精確，更接近于原圖中的疵點(diǎn)形狀。

圖5 全局閾值與超像素分割對圖3相似性粗定位圖像的分割結(jié)果比較Fig.5 Comparison on segmentation results of similarity rough location image in Fig.3 using global threshold(a) and superpixel segmentation(b)

2.3 計算流程

本文方法對織物圖像進(jìn)行疵點(diǎn)檢測時，先將待檢測圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后在顯著圖中實(shí)現(xiàn)疵點(diǎn)粗定位，最后對疵點(diǎn)進(jìn)行超像素細(xì)分割，具體計算流程如表1所示。

表1 本文方法的計算流程Tab.1 Calculation process of proposed method

3 實(shí)驗結(jié)果

為驗證本文方法的有效性，將本文方法與基于魯棒主成分分析模型的文獻(xiàn)[7]方法、基于顯著性檢測的文獻(xiàn)[9]方法和基于最小二乘回歸的文獻(xiàn)[15] 方法檢測結(jié)果進(jìn)行直接視覺和參數(shù)性能比較。實(shí)驗從德國TILDA織物紋理數(shù)據(jù)庫和溢達(dá)織物裁片庫中選用了140幅具有不同周期性紋理的織物圖像作為測試集，圖像尺度均為256像素×256像素，其中70幅為無疵點(diǎn)織物圖像，70幅為帶疵點(diǎn)織物圖像。實(shí)驗中70幅帶疵點(diǎn)測試圖像中包含有扭結(jié)、異纖、跳紗、破洞、油污、毛球等多種疵點(diǎn)類型。各檢測方法的程序均在配置為2.3 GHz 酷睿I5-6200U處理器和4 GB RAM內(nèi)存的計算機(jī)上，利用MatLab R2014b軟件運(yùn)行。實(shí)驗中按簡單紋理和復(fù)雜紋理織物圖像分類，分別進(jìn)行各方法的檢測結(jié)果直接視覺比較；按有疵點(diǎn)和無疵點(diǎn)織物圖像分類，進(jìn)行各方法的檢測參數(shù)比較。實(shí)驗選用了靈敏度TPR、誤檢率FPR、準(zhǔn)確率ACC及平均檢測時間T這4個參數(shù)進(jìn)行織物疵點(diǎn)檢測參數(shù)比較，其中TPR和ACC的統(tǒng)計值越接近1，F(xiàn)PR的統(tǒng)計值越接近0，而T越小，則說明方法的檢測性能越好。ACC、TPR、FPR的定義如下：

(14)

(15)

(16)

式中：TP為正確檢測的帶疵點(diǎn)樣本個數(shù)；FN為錯誤檢測的帶疵點(diǎn)樣本個數(shù)；FP為錯誤檢測的無疵點(diǎn)樣本個數(shù)；TN為正確檢測的無疵點(diǎn)樣本個數(shù)。

為公平展示各方法的最好檢測性能，特選取了各檢測方法在最好檢測效果下的參數(shù)設(shè)置，具體如下：文獻(xiàn)[7]方法分成的圖像分塊大小為16像素×16像素，步長為8像素，用于平衡疵點(diǎn)部分和噪聲部分的參數(shù)n=0.03、ξ=0.2；文獻(xiàn)[9]方法計算均值圖像頻譜時采用原圖和1個3×3的均值算子卷積得到，高斯濾波窗口大小為10像素×10像素；文獻(xiàn)[15]方法中圖像分塊大小為16像素×16像素，步長為8像素，用于平衡疵點(diǎn)部分和無疵點(diǎn)部分的參數(shù)λ=0.75，計算平均特征向量時隨機(jī)選取的小塊數(shù)量b=5，重復(fù)次數(shù)k=5；本文方法中分成的圖像分塊大小為30像素×30像素，互相重疊圖像分塊的步長取20像素，用于調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)相似性檢測參量和灰度相似性檢測參量所占權(quán)重的參數(shù)α取0.8，區(qū)分疵點(diǎn)部分和無疵點(diǎn)部分的相似性閾值Ts=0.998 ，預(yù)設(shè)超像素個數(shù)為100。各檢測方法對測試集中的織物圖像進(jìn)行測試，實(shí)驗結(jié)果如圖6～7及表2所示。

注：a1，a2，a3為帶有較明顯疵點(diǎn)的織物圖像；b1，b2，b3為帶有細(xì)微疵點(diǎn)的織物圖像；c1為無疵點(diǎn)織物圖像。圖6 各方法對簡單紋理織物圖像的疵點(diǎn)檢測結(jié)果比較Fig.6 Comparison of defect detection results for simple texture fabric images using different methods. (a) Simple texture fabric images; (b) Defect detection results by method of reference [7]; (c) Defect detection results by method of reference [9]; (d) Defect detection results by method of reference [15]; (e) Defect detection results of proposed method

注：a1，a2，a3為帶有較明顯疵點(diǎn)的織物圖像；b1，b2，b3為帶有細(xì)微疵點(diǎn)的織物圖像；c1為無疵點(diǎn)織物圖像。圖7 各方法對復(fù)雜紋理織物圖像的疵點(diǎn)檢測結(jié)果比較Fig.7 Comparison on defect detection results for complex texture fabric images using different methods. (a) Complex texture fabric images; (b) Defect detection results by method of reference [7]; (c) Defect detection results by method of reference [9]; (d) Defect detection results by method of reference [15]; (e) Defect detection results of proposed method

圖6示出各方法對簡單紋理織物圖像的疵點(diǎn)檢測結(jié)果?？芍?，在對帶疵點(diǎn)簡單紋理織物圖像進(jìn)行檢測時，文獻(xiàn)[9]方法可檢測到疵點(diǎn)，但易發(fā)生多檢，且提取出的疵點(diǎn)輪廓相比原圖中疵點(diǎn)輪廓發(fā)生了較大的變化。文獻(xiàn)[7]方法和文獻(xiàn)[15] 方法可正確檢測出前5幅測試圖像中的疵點(diǎn)，其中，文獻(xiàn)[7]方法可較為準(zhǔn)確地提取出疵點(diǎn)輪廓，而文獻(xiàn)[15]方法在準(zhǔn)確提取疵點(diǎn)輪廓方面效果一般。在對無疵點(diǎn)簡單紋理織物圖像進(jìn)行檢測時，3種對比方法均發(fā)生了錯檢。本文方法可正確檢測出無疵點(diǎn)織物圖像，并準(zhǔn)確檢測出帶疵點(diǎn)織物圖像中的疵點(diǎn)，且提取出的疵點(diǎn)輪廓更完整。

圖7示出各方法對復(fù)雜紋理織物圖像的疵點(diǎn)檢測結(jié)果比較?？芍?，在對帶疵點(diǎn)的復(fù)雜紋理織物圖像進(jìn)行檢測時：文獻(xiàn)[9]方法雖可較好地抑制織物圖像中的周期性紋理且檢測到疵點(diǎn)，但易將無疵點(diǎn)區(qū)域誤判為存在疵點(diǎn)的區(qū)域，易發(fā)生多檢，且由于后處理中采用了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，故提取出的疵點(diǎn)輪廓不夠精確；文獻(xiàn)[7]方法難以消除周期性復(fù)雜紋理織物圖像中的背景紋理，檢測效果一般；文獻(xiàn)[15] 方法對明顯疵點(diǎn)的檢測效果較好，但對細(xì)微疵點(diǎn)的檢測效果欠佳。在對無疵點(diǎn)復(fù)雜紋理織物圖像進(jìn)行檢測時，其他3種對比方法均發(fā)生了錯檢的情況，將無疵點(diǎn)織物圖像誤判為存在疵點(diǎn)的織物圖像。本文方法可有效檢測出復(fù)雜紋理織物圖像中的疵點(diǎn)，對帶疵點(diǎn)和無疵點(diǎn)的復(fù)雜紋理織物圖像均表現(xiàn)出了較好的檢測效果，且由于本文方法中使用SLIC超像素分割方法對粗定位圖像分塊進(jìn)行分割，故提取出的疵點(diǎn)輪廓更加精細(xì)。

表2示出各方法對測試集中織物圖像檢測結(jié)果的參數(shù)比較?？芍瑥谋碚鳈z測效果的TPR、FPR和ACC3個參數(shù)比較來看，本文方法均優(yōu)于其他3種對比方法。4種檢測方法的檢測靈敏度均在77%以上，而本文方法的檢測靈敏度最高，比排名第2的檢測方法高出15%以上。3種對比方法對無疵點(diǎn)織物圖像易發(fā)生錯檢，導(dǎo)致其誤檢率較高，而本文方法對誤檢率降低明顯。由于3種對比方法的誤檢率較高，因此拉低了各自的檢測準(zhǔn)確率，而本文方法由于具有較高的檢測靈敏度和較低的誤檢率，故檢測準(zhǔn)確率相對于3種對比方法有明顯提升。本文方法檢測效果的明顯改善，得益于將基于相似性測量的數(shù)學(xué)統(tǒng)計檢測與FT顯著性估計相結(jié)合，不僅提升了對各類疵點(diǎn)的檢測率，而且明顯改善了紋理對疵點(diǎn)檢測的影響，降低誤檢的發(fā)生。從表征檢測速度的T參數(shù)比較來看，文獻(xiàn)[9] 方法與文獻(xiàn)[7]方法的檢測速度較快，但檢測效果靠后，本文方法的檢測效果最好，但檢測速度并不占優(yōu)僅排名第3。本文方法在對疵點(diǎn)進(jìn)行粗定位時，將每個互不重疊的圖像分塊與互相重疊的各圖像分塊分別進(jìn)行比較，而這種比較策略既有效地提升了檢測效果，也明顯增加了運(yùn)算量，導(dǎo)致平均檢測時間較長。

表2 各方法對織物圖像檢測結(jié)果的參數(shù)比較Tab.2 Comparison of parameters of fabric image detection results by different methods

綜合以上實(shí)驗結(jié)果可知，文獻(xiàn)[7]方法、文獻(xiàn)[9] 方法及文獻(xiàn)[15]方法均可用于測試集中多種疵點(diǎn)類型的檢測，而其準(zhǔn)確率偏低的原因主要有以下2個方面：1)由圖6、7中的直接視覺比較可知，3種對比方法對簡單紋理織物圖像檢測效果較好，但對復(fù)雜紋理織物圖像檢測效果一般，故其靈敏度略低于本文方法；2)本文選取的測試集中包含70幅帶疵點(diǎn)織物圖像和70幅無疵點(diǎn)織物圖像，由表2中的參數(shù)性能比較可以看出，3種對比方法易將無疵點(diǎn)織物圖像誤判為存在疵點(diǎn)的織物圖像，導(dǎo)致其誤檢率較高，同時也拉低了其檢測準(zhǔn)確率。而本文方法采用將每個互不重疊的圖像分塊與互相重疊的各圖像分塊分別進(jìn)行相似性比較的策略，可實(shí)現(xiàn)對不同周期性紋理織物圖像中疵點(diǎn)在顯著圖中的粗定位，從而明顯地改善了織物紋理對疵點(diǎn)檢測的不利影響，故其準(zhǔn)確率相比3種對比方法有明顯提升。

綜上所述，本文方法可對更多類型周期性紋理織物圖像進(jìn)行疵點(diǎn)檢測，且可精確提取出疵點(diǎn)的完整輪廓，與其他3種對比方法相比，檢測準(zhǔn)確率更高，且提取出的疵點(diǎn)輪廓更完整。

4 結(jié) 論

本文將數(shù)學(xué)統(tǒng)計和視覺顯著性檢測思路相結(jié)合，提出了一種基于相似性粗定位和超像素細(xì)分割的織物疵點(diǎn)檢測方法。該方法將結(jié)構(gòu)與灰度相似性測量相融合構(gòu)建了相似性度量函數(shù)，采用將增強(qiáng)圖中大小相同且互不重疊的圖像分塊和互相重疊的各圖像分塊進(jìn)行相似性測量的統(tǒng)計策略，并利用在FT顯著圖中的疵點(diǎn)定位，有效改善了背景紋理對檢測效果的不利影響，對簡單紋理織物圖像和復(fù)雜紋理織物圖像中的疵點(diǎn)都可進(jìn)行有效的粗定位；另外，利用SLIC超像素分割對粗定位圖像分塊進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對疵點(diǎn)輪廓更精細(xì)的提取。