[發明專利]一種X射線焊接接頭缺陷分割方法及其分割系統

有效

• 申請號: 201611079806.X
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106651889B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 李曄;吳志生;劉翠榮
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T5/00;G06T5/10;G06N3/00
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

1.一種X射線焊接接頭缺陷分割方法，其包括以下步驟：

獲取焊接接頭的X射線圖像；

在所述X射線圖像的目標特征外部設置一個輪廓；

對所述輪廓的活動輪廓模型引入一個約束力和一個梯度力進行多次迭代輪廓演變，最終迭代獲得的輪廓即為焊接接頭缺陷的分割結果；

其特征在于：優化梯度力權值k_G和約束力的法向力權值k，得到最優的約束力和梯度力，從而得到最優的輪廓；所述活動輪廓模型中梯度力權值k_G和約束力的法向力權值k的優化方法包括以下步驟：

步驟一、將法向力權值k和梯度力權值k_G組合在一起進行二進制編碼并作為抗體，編碼長度為L；

步驟二、根據二進制編碼的0、1特征，隨機產生編碼長度均為L的r個抗體作為初始抗體種群，從中隨機選擇m個抗體作為記憶庫，r、m均為正整數，且r＞m；

步驟三、計算每個抗體和相應抗原的親和度，抗原指與相應抗體相對應的能量泛函；

步驟四、按照親和度的大小降序排列，選出親和度最高的前m個抗體并更新所述記憶庫；

步驟五、判斷記憶庫的更新次數是否等于預定的次數；如果等于，則將所述記憶庫中親和度最高的抗體作為最優抗體，由此獲得最優化的法向力權值k和梯度力權值k_G；否則，進入步驟六；

步驟六、利用給定的交叉概率P_c，使所述記憶庫中親和度最高的抗體同所述記憶庫中的其他抗體進行交叉，得到更新后的抗體種群；

步驟七、對更新后的抗體種群中的抗體，根據周期變異率P_m進行抗體變異，返回步驟三，且在步驟三中只計算抗體變異后的抗體種群中的每個抗體和相應抗原的親和度；

其中，步驟三中的能量泛函表征X射線圖像中需要焊接接頭缺陷分割的活動輪廓模型v(s)的能量函數，采用活動輪廓模型的能量函數E_snake表示：其中，E_int(v(s))代表X射線圖像中活動輪廓模型的內部能量，決定所述活動輪廓模型的自然變化；E_image(v(s))表示所述X射線圖像中得到的所述梯度力，引導所述活動輪廓模型選擇低層次的特征；E_con(v(s))代表外部的所述約束力，給出高層次信息控制所述活動輪廓模型的演變；v(s)＝[x(s),y(s)]，s∈[0,1]，x(s)為輪廓v(s)的x軸坐標的集合，y(s)為輪廓v(s)的y軸坐標的集合；

引入約束力和梯度力后的輪廓v(s)的迭代求解公式為其中，如果初始輪廓v₀(s)是由N個點構成，那么A是一個N×N的系數矩陣，I_d是N×N的單位矩陣；γ是控制收斂的標量；x_t，y_t是迭代次數t時N個點中相應點的坐標，P(x,y)是邊緣圖，▽是梯度算子；▽P_x(x_t-1,y_t-1)和▽P_y(x_t-1,y_t-1)分別表示x軸和y軸方向上邊緣強度的一階微分；在x軸和y軸方向的法向量模型N_x和N_y分別由下面公式給出：

2.根據權利要求1所述的焊接接頭缺陷分割方法，其特征在于：在步驟“獲取焊接接頭的X射線圖像”后，對獲得的X射線圖像采用高斯濾波，降低圖像噪聲，最后得到經過預處理后的目標特征更加清晰的具有缺陷的焊接接頭X射線圖像，即所述輪廓對應的所述X射線圖像。

3.根據權利要求1所述的X射線焊接接頭缺陷分割方法，其特征在于：在步驟五之后判斷所述記憶庫中最高親和度值是否滿足連續q次更新都不改變，如果是，則將所述記憶庫中親和度最高的抗體作為最優抗體，由此獲得最優化的法向力權值k和梯度力權值k_G；否則，才進入步驟六。

4.根據權利要求1所述的X射線焊接接頭缺陷分割方法，其特征在于：步驟三中親和度的計算公式為其中，B為大于零的常量。