[發明專利]基于垂直縱橫線輪廓特征的復雜結構鑄件潛在缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 201711158439.7
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107808378B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 趙昕玥;張樹有;梁晶晶;何再興;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/187;G06T5/00;G01N23/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于垂直縱橫線輪廓特征的復雜結構鑄件潛在缺陷檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

1)采集復雜結構鑄件的X射線圖像，采用反銳化掩模算法對圖像進行銳化，接著進行灰度級形態學頂帽運算，實現圖像預處理；

2)采用Canny邊緣檢測，標記連通域，再通過連通域像素面積初步篩選獲得缺陷可能區域；

3)提取感興趣區域，求取八個方向上過感興趣區域中心的縱橫線灰度信息，篩選出兩條相互垂直的縱橫線；

所述的步驟3)具體為：

3.1)針對每個缺陷可能區域在原X射線圖像上截取建立一個矩形的感興趣區域，感興趣區域的中心為缺陷可能區域的幾何中心，感興趣區域的長為感興趣區域沿x軸方向最大尺寸的兩倍，感興趣區域的寬設為感興趣區域沿y軸方向最大尺寸的兩倍，并將感興趣區域的尺寸調整為32×32像素；

3.2)經過感興趣區域的中心建立八個方向，八個方向分別為與圖像x軸或者y軸的正方向呈22.5°×k角度的八個直線所在方向，k取0、1、2、3、4、5、6、7；

3.3)提取感興趣區域在各方向直線上各個像素點的灰度信息，從八個方向中選取兩端點灰度相差最小的方向及與其垂直的方向，分別作為第一縱橫線和第二縱橫線，將沿第一縱橫線和第二縱橫線上感興趣區域各個像素點的灰度信息構建獲得第一灰度向量P1和第二灰度向量P2；

4)分析兩條縱橫線灰度圖像輪廓變化特征并消除背景影響，根據輪廓變化特征判定是否為真實缺陷；

所述的步驟4)具體為：

4.1)采用以下方式針對第一灰度向量P1處理獲得第一灰度值：

繪制第一縱橫線的灰度-坐標圖，獲得第一縱橫線所在方向灰度的變化斜率，表達式如下：

式中，P₁(32)和P₁(1)分別為第一縱橫線的灰度-坐標圖中坐標最大和最小點對應的灰度值，k₀表示第一縱橫線的灰度-坐標圖中坐標最大和最小點連線的斜率；

然后采用以下公式針對感興趣區域中第一縱橫線上的像素點進行計算獲得各點的第一灰度值：

Q₁(j)＝P₁(j)-P₁(1)-k₀*(j-1)

式中，Q₁(j)為第一縱橫線的灰度-坐標圖中第j個點消除背景灰度影響后的灰度值，作為第一灰度值，P₁(j)表示第一縱橫線的灰度-坐標圖中第j個點的灰度值，j表示灰度-坐標圖中點的序號，j取1至32的整數；

4.2)采用以下方式針對第一灰度向量P1和第二灰度向量P2處理獲得第二灰度值：

取第一灰度向量P1中的第5至28個元素組成第一背景向量PP1，取第二灰度向量P2中的第5至28個元素組成第二背景向量PP2，繪制第一背景向量PP1和第二背景向量PP2的灰度-坐標圖，對第一背景向量PP1和第二背景向量PP2采用以下公式計算處理，求得各自的斜率k₁和k₂，表達式如下：

式中，PP₁(24)、PP₁(1)和PP₂(24)、PP₂(1)分別為PP1和PP2灰度-坐標圖中坐標最大和最小點對應的灰度值，斜率k₁和k₂分別表示第一背景向量PP1和第二背景向量PP2的兩端點之間的斜率；

然后采用以下公式消除第一背景向量PP1和第二背景向量PP2背景影響，獲得各點的第二灰度值和第三灰度值，表達式如下：

Q₂(i)＝PP₁(i)-PP₁(1)-k₁*(i-1)

Q₃(i)＝PP₂(i)-PP₂(1)-k₂*(i-1)

式中，PP₁(i)表示第一背景向量PP1的灰度-坐標圖中第i個坐標點的灰度值，Q₂(i)為第一背景向量PP1的灰度-坐標圖中第i個坐標點消除背景灰度影響后的灰度值，作為第二灰度值；PP₂(i)表示第二背景向量PP2的灰度-坐標圖中第i個坐標點的灰度值，Q₃(i)為第二背景向量PP2的灰度-坐標圖中第i個坐標點消除背景灰度影響后的灰度值，作為第三灰度值，i取1至24的整數；

4.3)提取輪廓特征

計算獲得兩條縱橫線的輪廓特征，輪廓特征包括將所有第一灰度值Q₁(j)經快速傅里葉變換(FFT)得到的一次諧波幅值F0、將所有第二灰度值Q₂(i)經快速傅里葉變換(FFT)得到的一次諧波幅值F1和將所有第三灰度值Q₃(i)經快速傅里葉變換(FFT)得到的一次諧波幅值F2；

然后利用一次諧波幅值F1和一次諧波幅值F2采用以下公式計算求得所有第二灰度值Q₂(i)和所有第三灰度值Q₃(i)的一次諧波幅值之間的相似度數S0，表達式如下：

式中，F1和F2分別為所有第二灰度值Q₂(i)和所有第三灰度值Q₃(i)的快速傅里葉變換一次諧波幅值；

4.4 )然后根據幅值F0和相似度數S0各自的上下限預設閾值判斷獲得感興趣區域是否為真實缺陷的結果：

若幅值F0和相似度數S0均在各自的上限預設閾值和下限預設閾值之間，則感興趣區域為真實缺陷；否則感興趣區域不為真實缺陷。