[發(fā)明專利]一種磁光渦流成像檢測(cè)的缺陷識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711219094.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN107993225B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭德生;李曉瑜;田露露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 成都華風(fēng)專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;張巨箭

1.一種磁光渦流成像檢測(cè)的缺陷識(shí)別方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：將磁光渦流成像檢測(cè)到的磁光圖像I進(jìn)行灰度化處理，得到灰度化后的磁光圖像G，其大小為m×n；

S2：對(duì)完成灰度化的磁光灰度圖G進(jìn)行窗口化處理，設(shè)定一個(gè)窗口Window，大小為Windowsize×Windowsize的一個(gè)方陣；方陣排列為從左往右，從上而下的順序進(jìn)行生成：

當(dāng)原磁光圖像的大小邊界m和n都是參數(shù)Windowsize的整數(shù)倍時(shí)，生成的窗口所組成的陣列尺寸為M×N，其中M＝m/Windowsize，N＝n/Windowsize；

如果不滿足整除關(guān)系的時(shí)候，對(duì)剩下的不能滿足Windowsize×Windowsize大小的區(qū)域，即圖像邊沿部分，進(jìn)行特殊處理，就按照最后剩下的大小作為一個(gè)窗口；這樣將磁光灰度圖G劃分為了多個(gè)小窗口圖像，稱為像素塊，此時(shí)得到的窗口陣列大小為M＝floor(Windowsize)+1，N＝floor(Windowsize)+1，其中floor(*)表示向下取整，即舍去小數(shù)部分，取整數(shù)部分；

S3：對(duì)M×N個(gè)像素塊建立一個(gè)標(biāo)記矩陣Mark(M,N)，大小為M×N；遍歷所有像素塊，對(duì)每個(gè)像素塊的像素值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，設(shè)定一個(gè)閾值Threshold：

(1)若第l行，第h列窗口中像素值Window(i，j)Threshold的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)占整個(gè)窗口像素點(diǎn)數(shù)量的Z％以上，則認(rèn)定該窗口為缺陷或者磁疇斑點(diǎn)的一部分，則令此時(shí)窗口對(duì)應(yīng)的編號(hào)位置的值Mark(l，h)＝1；

(2)若第l行，第h列窗口中的像素值在閾值Threshold以下的不到Z％的，則令Mark(l，h)＝0，其中0lM和0hN；

S4：對(duì)標(biāo)記矩陣Mark進(jìn)行連通性運(yùn)算處理，即對(duì)于Mark矩陣中的非零元素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用4方向連通原則，使得上下左右都是非零元素的集合認(rèn)為是一個(gè)連通容器，若與其他的非零元素群隔離，那另外的認(rèn)為是另一個(gè)連通容器，這樣對(duì)所有的非零連通容器進(jìn)行編號(hào)為1～n；按照規(guī)則對(duì)標(biāo)記矩陣進(jìn)行處理后得到n個(gè)連通容器，且編號(hào)值為1～n，記為L(zhǎng)(n)；

S5：對(duì)連通性圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，即統(tǒng)計(jì)在矩陣L數(shù)字i的個(gè)數(shù)，其中i＝1，···，n，得到每個(gè)數(shù)字的數(shù)量Number(i)，表示編號(hào)為i的連通容器所包含的像素塊個(gè)數(shù)；其中，認(rèn)為缺陷位置的連通性數(shù)量一定是最大的幾個(gè)數(shù)，將向量數(shù)表Number排序后，取向前差分最大的那個(gè)數(shù)為閾值Threshold_filter，然后對(duì)Mark矩陣進(jìn)行遍歷：

(1)若Mark(l，h)＝i，且Number(i)Threshold_filter，則Markout(l，h)＝0；

(2)若Mark(l，h)＝i，且Number(i)≥Threshold_filter，則Markout(l，h)＝1；

最后得到修改后的缺陷磁光二值化圖像Markout；

在步驟S5中，在向量數(shù)表Number排序后，對(duì)其做差分，得到一個(gè)差分向量L；假設(shè)L中有n個(gè)元素，則將向量中的值全部歸一化到[0，n]區(qū)間，然后對(duì)這些值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選取第一個(gè)大于1的值為分界點(diǎn)，作為缺陷和干擾區(qū)域的分界；當(dāng)這個(gè)差分值在歸一化后，其值大于1，說明其變化率很大，在磁光檢測(cè)中判定為畸變點(diǎn)，即為缺陷與干擾圖像連通域的分界點(diǎn)；

S6：對(duì)于步驟S5中標(biāo)記矩陣Mark中的非零像素塊，且滿足Number(i)Threshold_filter條件的像素塊Mark(l，j)，在圖G中找到對(duì)應(yīng)的位置，使用步驟S2中相反的方式，用磁光灰度圖G的全局灰度值的均值進(jìn)行回填，即用大的像素值去修改原有的較低的像素值；

其中，步驟S3中所述的閾值Threshold的選取方法包括以下子步驟：

S301：對(duì)磁光灰度圖G進(jìn)行均值濾波；

S302：初始化，設(shè)定初始增補(bǔ)值q，每次填充高度Δq，每次填充用的編號(hào)t＝1，計(jì)算圖像的最大像素值p，取1.2p為增補(bǔ)的最大邊界高度，保證對(duì)整副磁光圖像掃描完畢；

S303：對(duì)濾波后的磁光灰度圖像進(jìn)行增補(bǔ)操作：設(shè)置一個(gè)單位矩陣H，其大小和G等大；對(duì)磁光圖像G進(jìn)行如下式計(jì)算：

Φ＝q·H-G；

其中Φ為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)矩陣，Φ矩陣中包含了被填充部分的像素信息；

S304：對(duì)矩陣Φ進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)矩陣Φ的像素點(diǎn)進(jìn)行全面掃描，計(jì)算矩陣Φ中大于等于0的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，存儲(chǔ)于向量元素S(t)中，為第t次增補(bǔ)過程后的需要統(tǒng)計(jì)的像素個(gè)數(shù)；記錄每次增補(bǔ)時(shí)統(tǒng)計(jì)的像素點(diǎn)數(shù)量；

S305：對(duì)q進(jìn)行更新前的評(píng)估，并記錄該值V(t)＝q，若q≤1.2G，則更新計(jì)算參數(shù)，其中q＝q+Δq，t＝t+1，返回步驟S303；若q1.2G，則停止計(jì)算，進(jìn)入步驟S306；

S306：經(jīng)過以上步驟后，得到一個(gè)填充面積向量S，它記錄了每次增補(bǔ)后使用了的像素個(gè)數(shù)，同時(shí)得到一個(gè)增補(bǔ)高度向量V，對(duì)應(yīng)于每次增補(bǔ)的高度；為了得到最佳閾值，需要對(duì)數(shù)據(jù)集合X(V，S)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；其中，最佳閾值為S變化率最大的部分，而對(duì)應(yīng)的填充高度V(t)值即為最佳閾值；在步驟S306中，由于該集合X為離散數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)，縱坐標(biāo)為像素填充面積值，橫坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)填充的高度，這些點(diǎn)對(duì)在步驟S307中要進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算，為了使得計(jì)算更加準(zhǔn)確，減少擾動(dòng)誤差，對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行了三次樣條差值處理，使得集合X更加平滑；

S307：對(duì)X求一次導(dǎo)數(shù)得到X⁽¹⁾，二次導(dǎo)數(shù)X⁽²⁾；其中，X⁽¹⁾代表了X的變化率，X⁽²⁾代表了X⁽¹⁾的變化率；通過對(duì)X⁽²⁾分析找到X⁽¹⁾曲線中的典型的變化部分，即滿足:

(1)X⁽²⁾(i)0,且X⁽²⁾(i-1)0，則第i點(diǎn)為X⁽¹⁾圖線的最小值點(diǎn)；

(2)在第i點(diǎn)以后，滿足X⁽²⁾(j)0，且X⁽²⁾(j-1)0則為X⁽¹⁾圖線的最大值點(diǎn)；

這樣就搜尋到S向量中變化率最大的部分，即為第j個(gè)點(diǎn)處；

S308：通過步驟S307找到的第j個(gè)點(diǎn)為向量S的最大變化率的點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的填充高度V(j)即為尋找的磁光圖像的最佳閾值Threshold＝V(j)；由于X數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)經(jīng)過三次樣條插值平滑過，使得找到的點(diǎn)的編號(hào)j可能為一個(gè)非整數(shù)值，為此將j向上取整得到j(luò)_ref，此時(shí)的閾值Threshold＝V(j_ref)為所計(jì)算的得到最佳閾值。