[發(fā)明專利]一種焊接缺陷特征參數(shù)提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610003477.4
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105588845B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊繼陽;唐文獻(xiàn);李欽奉;李金燕;王凌云;魏賽;陸震云
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種焊接缺陷特征參數(shù)提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取焊縫圖像：采用工業(yè)計算機(jī)作為主控制器，通過嵌入的圖像采集卡實(shí)現(xiàn)焊縫圖像的采集，被測焊縫經(jīng)透射光源照射后成像于工業(yè)相機(jī)的CCD上，通過圖像采集卡將采集到的焊縫圖像傳輸?shù)焦I(yè)計算機(jī)，從而獲取焊縫圖像；

(2)對圖像進(jìn)行預(yù)處理：對步驟(1)獲得的圖像依順序采用中值濾波的方法和模糊增強(qiáng)法進(jìn)行預(yù)處理；

(3)對焊縫圖像進(jìn)行二值化分割，其步驟如下：

①整幅圖像X有m×n個像素點(diǎn)，具有l(wèi)個灰度級，灰度值為g的像素點(diǎn)的個數(shù)為n_g，初始化圖像的分割閾值t＝0，最佳分割閾值t_opt＝0，類間方差與類內(nèi)方差的比值最大值R_max＝0；

②根據(jù)分割閾值t把圖像分割成區(qū)域C₀和區(qū)域C₁，分別計算區(qū)域C₀和區(qū)域C₁的像素點(diǎn)占總像素點(diǎn)的比例w₀和w₁，像素點(diǎn)的平均灰度u₀和u₁；以及整幅圖像平均灰度值u；

w₁＝1-w₀

③計算圖像的類內(nèi)方差類間方差類間方差與類內(nèi)方差的比值R；

④判斷類間方差與類內(nèi)方差的比值R是否大于R_max，當(dāng)判斷類間方差與類內(nèi)方差的比值R大于R_max，則更新R_max和t_opt值，即用本次類間方差與類內(nèi)方差的比值R更新R_max，用本次分割閾值t更新t_opt，否則，不更新R_max和t_opt值；

⑤判斷分割閾值t是否小于l-1，當(dāng)分割閾值t小于l-1，則更新分割閾值t＝t+1，返回步驟②，否則確定最佳分割閾值t_opt的值為最終最佳分割閾值；

⑥根據(jù)最佳分割閾值t_opt二值化圖像，從上到下，從左到右掃描整幅圖像，當(dāng)該像素點(diǎn)的灰度值大于分割閾值t_opt，則將該點(diǎn)的灰度值變成255，否則變成0；

(4)焊縫圖像背景去除：先對焊縫圖像進(jìn)行由上到下的列掃描，當(dāng)從黑點(diǎn)變?yōu)榘c(diǎn)時，記下該白點(diǎn)像素的列坐標(biāo)值，并定義為上邊緣，把每一列上邊緣以上的黑色像素點(diǎn)全都變成白色像素點(diǎn)，即灰度值由原來的0變成255，再對焊縫圖像進(jìn)行一次由下到上的列掃描，當(dāng)從黑點(diǎn)變?yōu)榘c(diǎn)時，記下該白點(diǎn)像素的列坐標(biāo)值，并定義為下邊緣，把每一列下邊緣以下的黑色像素點(diǎn)全都變成白色像素點(diǎn)，即灰度值由原來的0變成255；

(5)對焊接缺陷進(jìn)行標(biāo)記，具體步驟如下：

A、將整幅焊縫圖像上所有的像素點(diǎn)均設(shè)為未標(biāo)記；

B、按從左到右，從上到下的順序掃描像素點(diǎn)，找到未標(biāo)記區(qū)域的灰度值為0第一點(diǎn)，標(biāo)記該點(diǎn)，數(shù)標(biāo)為1；

C、依次判斷該點(diǎn)相鄰的右邊點(diǎn)、右下點(diǎn)、正下點(diǎn)和左下點(diǎn)，當(dāng)某一個方向的點(diǎn)像素為黑，且未被標(biāo)記，則將該點(diǎn)坐標(biāo)壓入堆棧中，同時用當(dāng)前數(shù)標(biāo)標(biāo)記該點(diǎn)；

D、彈出棧頂像素，重復(fù)步驟C；

E、直到棧為空，則結(jié)束此次遍歷，返回步驟B，數(shù)標(biāo)遞增1；

F、當(dāng)整幅焊縫圖像所有灰度值為0的像素點(diǎn)都標(biāo)記，結(jié)束掃描；

(6)對焊接缺陷進(jìn)行特征參數(shù)提取：對焊接缺陷進(jìn)行包括面積、周長、圓形度幾何特征參數(shù)的測量和提取，具體內(nèi)容是：

a、按下式對圖像尺寸進(jìn)行標(biāo)定

式中，d為金屬絲透度計兩絲間距的實(shí)際長度，x為金屬絲透度計中兩絲間距中的像素個數(shù)；

b、幾何特征參數(shù)————面積的提取方法是，采用統(tǒng)計焊接缺陷圖像內(nèi)部，包括焊接缺陷圖像邊界所有像素點(diǎn)個數(shù)的方法來計算焊接缺陷面積，設(shè)每一個焊接缺陷圖像的像素數(shù)目為P，則焊接缺陷實(shí)際面積為S：

S＝P×k²

c、幾何特征參數(shù)————周長的提取方法是，采用計算焊接缺陷圖像邊界所包含的像素點(diǎn)個數(shù)Q，按下式求得焊接缺陷實(shí)際周長L：

L＝Q×k

d、幾何特征參數(shù)————圓形度的提取方法是，按下式得到：

其中，R為圓形度，取值范圍為(0，1)；S為焊接缺陷實(shí)際面積；L為焊接缺陷實(shí)際周長，當(dāng)圓形度R越接近于1，則焊接缺陷形狀越接近于圓形；當(dāng)圓形度R越趨近于0，則焊接缺陷形狀越接近于長條形。