[發明專利]基于區域增長算法的碳纖維表面缺陷程度估計方法

在審

• 申請號: 201711433718.X
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108074235A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 謝鵬華;強彥;趙涓涓;張婭楠;李涓楠;傅文博
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

本發明公開了一種基于區域增長算法的碳纖維表面缺陷程度估計方法。首先，對碳纖維剖面圖像進行圖像預處理，得到預處理后的表面缺陷增強圖像；然后，在預處理圖像的基礎上提取碳纖維剖面圖像的ROI區域，以便可以更好的找出存在缺陷的區域；之后，利用區域增長算法從圖像中分割出所研究碳纖維表面圖片的缺陷區域；最后，利用matlab相關程序計算圖像中缺陷所占整幅圖像的比例，并且可以統計出圖片中存在缺陷的個數。本發明不僅能有效的分割出碳纖維材料表面存在的微小缺陷，而且能夠計算出微小缺陷在整幅圖像中的所占有的比例，為專業人員評估該碳纖維材料的優劣提供一種可靠的衡量指標，起到輔助評估所評估碳纖維材料質量的作用。

技術領域

本發明涉及碳纖維材料表面缺陷的估計，具體涉及一種基于區域增長算法的碳纖維表面缺陷程度估計的方法。

背景技術

圖像缺陷是在普通的圖像中出現影響整體圖像效果或者出現干擾圖像信息表達的區域或者內容，使研究人員不能準確的了解圖像所傳達的信息，進而在研究過程中對計算機識別該圖像產生干擾的部分稱為圖像缺陷。在對碳纖維的加工中，會對碳纖維的表面造成缺陷。碳纖維表面缺陷種類眾多，形成的原因也多種多樣。碳纖維復合材料加工時,由于層間結合劑強度與纖維本身強度不同以及纖維與切削刃角度不同時表現出的不同的性能,導致鉆孔時容易產生撕裂、分層等缺陷。

隨著計算機應用的不斷發展以及圖像處理分析方法的不斷提高，用機器視覺的方法對表面形貌進行分割和檢測，成為研究機械加工后工件表面形貌的一種新手段。視覺成像的測量，集成度高、可擴展、較穩定，提高檢測的靈活性。張慧玲、肖加余等人提出了結合穿透法C掃描和反射法A掃描研究分析碳纖維復合材料制品中常見缺陷的信號特征，從而識別缺陷。郭薇等人利用傅里葉變換及小波變換等方式實現了碳纖維表面缺陷的特征提取和分割。王克奇、馬曉明等人采用分形理論和數學形態學進行板材缺陷圖像分割和邊緣提取。鄒麗暉、白雪冰等人利用微分算子邊緣檢測、最優迭代闊值分割及形態學方法針對具有代表性缺陷死節和蟲眼進行分割處理。而基于數學形態的分割方法如分水嶺算法對微弱邊緣具有良好的響應，但是圖像中的噪聲、物體表面細微的灰度變化，都會產生過度分割的現象；基于邊緣檢測的分割算法不適用于多通道圖像和特征值相關不大的圖像，對圖像中不存在明顯灰度差異或各物體的灰度值范圍有較大重疊的圖像分割問題難以得到準確結果圖像中噪聲信號較多時，目標的灰度值與背景相差無幾等情形下，容易喪失部分邊界信息。在此基礎上，本文提出了一種基于區域增長算法的碳纖維表面缺陷的分割方法，將具有相同特征的聯通區域分割出來，能夠克服過度分割的現象并提供很好的邊界信息和分割結果。針對種子點選取，本文加入了ROI區域的提取得到其種子點的位置，再根據其位置進行區域增長分割，最終自動求得缺陷區域面積占整個圖的所占比。為專業人員評估該碳纖維材料的優劣提供一種可靠的衡量指標。

發明內容

本發明針對上述背景，提供一種區域增長算法的碳纖維表面缺陷程度估計的方法，本發明不僅能有效的分割出碳纖維材料表面存在的微小缺陷，而且能夠通過相關程序計算出微小缺陷在整幅圖像中的所占有的比例，為專業人員評估該碳纖維材料的優劣提供一種可靠的衡量指標，起到輔助評估所評估碳纖維材料質量的作用。

本發明采用的技術方案為：

一種基于區域增長算法的碳纖維表面缺陷程度估計的方法，包括以下步驟：

A，使用電子顯微鏡500倍拍攝下的碳纖維復合材料表面SEM圖。對一幅給定的含有缺陷區域的碳纖維表面SEM圖片，對其進行初步的圖像預處理，圖像的預處理包括圖像濾波、圖像灰度變換、圖像直方圖均值化、圖像增強，最終輸出所需要的圖像增強以后的預處理圖片；之后的所有實驗圖片均來源于此處的圖像預處理圖片；

B,提取碳纖維材料表面ROI區域，為了更好的選取區域增長算法的種子點并進行準確有效的缺陷的提取和分割；

C，采用區域增長算法，對獲得ROI區域的圖片進行種子點選取及區域增長分割，提取出缺陷區域；