[發明專利]一種基于圖像處理的金剛石磨粒磨損率測定方法

有效

• 申請號: 201810040362.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108335285B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 方從富;林燕芬;胡中偉;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學;廈門工學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T5/30;G06T5/00;G06T7/136;G01N21/88
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本發明提供了基于圖像處理的金剛石磨粒磨損率測定方法，首先，對金剛石磨粒圖像進行中值濾波和高斯濾波，獲得由中值濾波圖像和高斯濾波圖像聚合而成的增強型金剛石磨粒圖像，利用邊緣檢測和形態學方法對增強型金剛石磨粒圖像進行磨粒區域分割，并提取分割的磨粒區域圖像；其次，對提取的磨粒區域圖像進行中值濾波預處理，繼續利用邊緣檢測和形態學方法對磨粒進行磨損區域分割，并提取分割的磨損區域圖像；最后，利用區域像素統計的方法，分別計算磨粒區域面積、磨損區域面積和磨粒磨損率，完成金剛石磨粒磨損率測定。本發明克服了以往人工定性地觀測金剛石磨粒磨損的不足，實現了定量測量金剛石磨粒的磨損程度，測定的準確性和效率都得到提升。

技術領域

本發明涉及金剛石工具磨粒圖像檢測領域，特別是涉及一種基于圖像處理的金剛石磨粒磨損率測定方法。

背景技術

金剛石工具廣泛應用于陶瓷、光學晶體、半導體以及硬質合金等硬脆性難加工材料的加工。在加工過程中，金剛石磨粒與工件和切屑發生復雜的切削、耕梨、劃擦、沖擊等干涉作用。隨著加工過程的進行，將導致金剛石磨粒出現不同程度的磨損。金剛石磨粒在工具表面的磨損情況對加工表面質量、加工效率和工具壽命等均有著重要的影響。為了盡量避免金剛石磨粒過早或非正常磨損，提高加工質量和加工效率，延長金剛石工具加工壽命，需要對金剛石磨粒的磨損情況進行測定，根據測定結果來優化加工過程參數和改進金剛石工具制備工藝。

目前，常用的測定金剛石磨粒磨損情況的方法為人工顯微觀察法，人工顯微觀察法主要是利用顯微系統來人工抽樣觀察金剛石工具表面磨粒的磨損情況，結合預先制定的磨粒磨損程度類別標準，人工觀察評估金剛石工具表面抽樣磨粒的磨損類別及其對應的磨損磨粒數量，完成金剛石磨粒磨損情況測定。由于人工顯微觀察法需要依賴人工觀察和預先制定磨損類別標準，該方法不僅測定效率低，還由于人工評估的主觀性強而導致測定結果的準確性不高，難以準確評價金剛石工具效用。

基于圖像處理的金剛石磨粒檢測方法中，龔俊峰等提出了基于聚焦融合磨粒圖像的Snake模型分割法，該方法先通過聚焦融合方式生成金剛石磨粒的聚合圖像與高度矩陣，再采用Snake模型對金剛石磨粒圖像進行分割。該方法只是提取了金剛石磨粒輪廓，并且采用聚焦融合方式生成金剛石磨粒圖像的效率低。吳文藝等提出了基于二次直方圖的磨粒圖像閾值分割法，該方法也只是分割了金剛石磨粒區域，分割的圖像仍含有一定的背景噪聲，分割的顯著性不高，并且該方法只是適用于灰度直方圖具有明顯峰谷特征的磨粒圖像分割。此外，繆晶晶等提出了基于粒子群優化算法提取金剛石磨粒邊緣的方法，該方法也只實現了金剛石磨粒邊緣的提取。由于金剛石磨粒圖像存在較為復雜的背景紋理、磨粒磨損紋理以及噪聲等，現有的金剛石磨粒檢測方法仍集中在磨粒邊緣的提取分割，還未能有效地評價磨粒磨損情況。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對人工顯微評估金剛石磨粒磨損狀態的效率低、主觀性大，以及基于圖像處理的金剛石磨粒檢測方法還未能夠有效測定磨粒磨損等問題，提供了一種測定效率與準確性高的基于圖像處理的金剛石磨粒磨損率測定方法。

為實現所述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于圖像處理的金剛石磨粒磨損率測定方法，由磨粒區域分割、磨損區域分割和磨粒磨損率測定三個步驟組成；

所述的磨粒區域分割是由增強型金剛石磨粒圖像處理、邊緣檢測和形態學處理組成，具體步驟為：

1)對灰度化的含噪金剛石磨粒圖像I(x,y)分別進行中值濾波和高斯濾波預處理，得到中值濾波后圖像I_m(x,y)和高斯濾波后圖像I_g(x,y)，通過聚合形成增強型金剛石磨粒圖像I_e(x,y)；

所述的增強型金剛石磨粒圖像定義如下：