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 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
在工业应用中,需要对方形扁平无引脚封装(Quad flat no-lead package, QFN)芯片表面划痕实时 准确检测,提出了一种快速的芯片表面划痕检测定位方法。通过图像分割算法获取缺陷图像,结合 轮廓提取算法可以较好地实现芯片表面划痕定位。同时,为了保证对芯片表面划痕实时检测,采用 基于粒子群的Otsu多阈值算法进行图像分割,不仅使得图像中缺陷区域更加明显,而且缩短了芯片 表面划痕检测时间。与直接采用Otsu算法相比,芯片表面划痕检测时间由秒级缩短至毫秒级,提高 了芯片质量检测效率。该划痕快速定位检测方法对芯片检测设备软件系统开发与应用具有重要的参考价值。
方形扁平无引脚封装芯片 划痕检测 多阈值分割 粒子群优化算法 quad flat no-lead package chip scratch detection multi-threshold segmentation particle swarm optimization algorithm 大气与环境光学学报
2019, 14(4): 313
郑州科技学院 信息工程学院, 河南 郑州 450064
针对合成孔径雷达(SAR)图像中存在大量的相干斑噪声, 对SAR图像进行分割易出现分割不精、边缘模糊等问题, 融合改进的直方图PDE和二维Tsallis熵多阈值, 提出了一种SAR图像分割算法。根据PDE直方图均衡化方法, 将图像去噪与图像增强加权融合, 利用各自权值调整去噪项与图像增强项; 同时将二维Tsallis熵单阈值分割方法扩展到多阈值分割,建立基于多阈值的选取方法, 并引入萤火虫算法来求解最优阈值对, 实现了二维Tsallis熵多阈值对去噪增强SAR图像的有效分割。仿真结果表明: 与其他3种分割算法相比, 该文算法在处理噪声大、灰度差值小的图像时具有较高的分割精度, PRI至少提升2.53%、VOI降低8.48%、GCE降低11.14%。
直方图偏微分方程 去噪增强 二维Tsallis熵 多阈值分割 萤火虫算法 histogram partial differential equation de-noising enhancement two-dimensional Tsallis entropy multi-threshold segmentation firefly algorithm
1 浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中车株洲电力机车研究所有限公司, 湖南 株洲 412001
针对孔隙率接近0的小孔隙率碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composite, CFRP)的富树脂检测需求, 提出富树脂超声检测技术。对超声检测信号中的噪声消除方法、衰减抑制方法和富树脂检测的多视图成像技术进行研究, 并开发小孔隙率CFRP富树脂超声检测软件。首先提出共振频率估计方法, 通过低通滤波抑制高频随机噪声。其次根据频率差异, 应用变分模态分解算法分离并消除共振结构噪声, 提取低频成分。该低频成分包括表面回波、底面回波、富树脂反射信号和由层间反射信号、材料散射噪声等构成的相干噪声。再次, 引入瞬时幅值比修正低频成分的幅值衰减并描述被检测小孔隙率CFRP的局部反射能力。最后, 应用Otsu多阈值方法自适应获得富树脂识别的阈值, 消除相干噪声的影响, 完成富树脂识别。进一步对小孔隙率CFRP的超声检测结果进行多视图成像, 在三维视图、C扫描视图和B扫描视图内识别富树脂。结果表明: 变分模态分解的分量数为2, Otsu多阈值的类别数为3时, 能够准确识别小孔隙率CFRP超声检测信号中的富树脂反射信号; 采用0.15作为多视图成像的阈值, 可简洁有效地描述富树脂在小孔隙率CFRP中的分布。
小孔隙率碳纤维复合材料 富树脂 变分模态分解 Otsu多阈值 多视图成像 软件开发 low-porosity Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) rich-resin variational mode decomposition multi-threshold Otsu method multi-view imaging software development 光学 精密工程
2018, 26(11): 2732
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
针对脉冲热成像法红外检测图像对比度低、缺陷目标边缘模糊、受不均匀照明影响大的问题, 提出一种基于目标轮廓的结合数字细节增强技术与多阈值最大熵的缺陷大小定量估算方法。首先, 脉冲红外检测图像经自动对比度增强算法优化的数字细节增强方法处理后, 缺陷与背景间对比度显著提升, 从而不均匀照明对缺陷识别效果的影响明显减弱; 其次, 再通过遗传算法优化的最大熵多阈值分割方法提取缺陷目标, 对其进行八邻域法轮廓跟踪, 以提取各缺陷区域的轮廓像素点并排序; 最后, 对具有一定方向的缺陷轮廓分别采用欧氏距离法和格林公式对缺陷的周长和面积进行定量估算。实验结果表明: 该方法对缺陷大小进行定量估算的可行性, 且数字细节增强技术可在一定程度上提高脉冲热成像检测系统的缺陷探测水平。
脉冲热成像 数字细节增强 多阈值最大熵 缺陷测量 pulsed thermography digital detail enhancement multi-threshold maximum entropy defect measurement 红外与激光工程
2018, 47(11): 1104005
多阈值图像分割中经常出现所选阈值数量不能事先确定的情况。为解决这一问题, 提出一种基于聚类技术的多阈值图像分割方法, 通过Mean Shift技术找出模式中心, 通过迭代选择确定相邻模式中心的不同阈值, 最后用多阈值完成对图像的分割。仿真实验结果表明, 这一方法可有效应用于图像分割, 并取得较好的效果。
多阈值 图像分割 聚类方法 迭代 multi-threshold image segmentation clustering method iteration 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(4): 715
上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
激光线扫方式获取的点云数据量庞大, 不利于点云数据的存储、处理与分析。为了对激光线扫点云数据进行有效精简, 提出了一种基于OTSU多阈值分割算法的激光线扫点云数据表达及精简方法。基于点云数据坐标与图像灰度值的映射, 采用OTSU多阈值分割算法进行区域分割, 并将分割后的各区域进行边缘提取及细化处理。根据原映射关系将细化的二值图像重新以点云方式表示, 即得到精简的点云数据。在保持原有点云数据关键信息完整度的基础上, 可有效地精简点云数据。实验结果表明: 基于OTSU多阈值分割算法可有效地精简点云数据, 同时能够有效地去除扫描过程中的背景干扰数据, 具有较大的适用性和实际应用参考价值。
图像分割 多阈值 激光点云数据 线扫方式 数据精简 image segmentation multi threshold laser point cloud data linear scanning mode data reduction
河南师范大学计算机与信息工程学院，河南 新乡453007
为了增强生物地理学优化算法(BBO)在图像多阈值分割应用中的全局搜索能力，提高其优化性能，提出一种改进的生物地理学算法(IBBO)。首先，引入多源迁移算子，该算子能更好地从搜索空间中生成新特征值，有效提高种群的多样性；其次，创建一种新型的动态变异算子，该算子能够动态地改变变异幅度，提高算法运算效率，使算法快速收敛到全局最优解；随后，将原来的精英选择算子改为贪婪选择算子，即采用优胜劣汰的策略加快算法收敛速度；最后将其应用到基于最大熵的多阈值分割中。图像分割实验结果表明，IBBO算法运行速度远远快于穷举算法，优化性能优于标准BBO算法和PSO算法。
优化算法 生物地理学优化算法 图像分割 多阈值分割 最大熵 optimization algorithm biogeography-based optimization algorithm image segmentation multi-threshold segmentation maximum entropy
1 中国科学院合肥物质科学研究院 应用技术研究所 安徽省生物医学光学仪器工程技术 研究中心, 安徽 合肥 230031
2 皖江新兴产业技术发展中心,安徽 铜陵 244000
微流控荧光PCR产物在高分辨率熔解(HRM)曲线分析的过程中,随着DNA的解链荧光强度发生突变,而能否检测到该突变点则依赖于温控的精度。提 出了多阈值PID算法,设计了一种适用于高分辨率熔解曲线分析的FPGA温度控制系统。根据测得温度值与设定值之间的差异,改变FPGA电路系 统输出的脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)波占空比和算法的调节频率实现对温度的准确控制。经过温度标定后,系统温度控制精度优于0.1℃,分辨率达到±0.01℃。HRM分析 实验结果表明,本方法成功地辨别出了DNA序列的单碱基差异,温度控制系统达到了设计的要求。
微流控 铂电阻 多阈值PID算法 脉冲宽度调制波 高分辨率熔解 microfluidic platinum resistance multi-threshold PID algorithm pulse width modulation wave high resolution melting 大气与环境光学学报
2015, 10(5): 417
