[發明專利]一種基于迭代相位一致性的裂縫提取方法和應用

有效

• 申請號: 201810068425.4
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108364285B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 李宏偉;鄧小娟
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T5/00;G06T5/10
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 韓曉梅

本發明涉及一種基于迭代相位一致性的裂縫提取方法，具體步驟如下：⑴結合形態學操作和去噪算法對CT圖像進行預處理；⑵對預處理后圖像做極坐標變換，得到圖像PolarImg；⑶在極坐標系下迭代計算圖像PolarImg的相位一致性，增強圖像；⑷對增強后圖像做極坐標逆變換；⑸根據unimodal thresholding算法對增強后的圖像自動選取閾值，進而由該閾值的1.5倍對增強后圖像進行分割得到圖像中的裂縫。本方法能夠由工業部件的CT圖像自動檢測出高精度的裂縫，同時該方法不受CT圖像灰度對比度差異的影響，另外，該方法計算量小，提取速度快，能夠滿足實時性的應用需求。

技術領域

本發明涉及數字圖像處理技術領域，尤其是一種基于迭代相位一致性的裂縫提取方法和應用，該方法可應用于工業部件的缺陷檢測。

背景技術

隨著計算機斷層成像技術的發展，無損檢測技術在工業生產中的應用越來越廣泛。對工件缺陷的檢測與分析在質量安全控制中起著非常重要的作用。一方面，工件缺陷的形狀與尺寸等信息直接反映了加工過程中相關因素的影響，對這些信息的定量分析與研究有助于改進和研發生產工藝；另一方面，對于正在服役的工件進行檢測，分析其缺陷發現趨勢，有助于預測該工件或設備的服役性能及使用壽命。裂縫是工業生產中常見的缺陷之一，在工件鍛造或服役期間都可能產生裂縫。圓柱形工件是工業生產中常見的一種類型，這種類型的工件在工作狀態下受應力分布影響，容易導致工件內部裂縫呈徑向分布。裂縫提取是圖像處理中一個經久不衰的問題，其難點在于裂縫自身的一些屬性。比如，同一幅圖像中裂縫的尺寸、灰度值和形狀都有可能存在很大差異；另外，受成像設備或方法的影響，圖像中裂縫可能比較模糊或者被噪聲、偽影等覆蓋。

最簡單的裂縫提取方法是閾值分割，但是裂縫自身的屬性使得對閾值的選取比較困難，不合適的閾值會導致較弱的裂縫不能被完整的提取，或者提取的結果中引進過多的錯誤結構。因此，有些情況下并不存在一個合適的閾值，能夠直接對圖像中裂縫進行有效地提取。解決這個問題的手段通常是先對圖像做濾波，達到增強圖像的目的，然后再進行閾值分割。常見的經典濾波方法有：Frangi算子、Krissian算子和GVF等。這類方法均基于圖像的二階導信息，比較依賴圖像的灰度信息即對圖像灰度信息敏感。因此，使用這類方法增強后的圖像對閾值的選取依然困難。通過檢索，發現一種較新的裂縫提取方法(RORPO)，該方法是基于方向排序的路徑開操作，該過程對圖像的灰度差異相對不敏感，所以增強后圖像對閾值選擇較容易，但是唯一不足的是該方法計算速度比較慢，難以滿足實時性的應用需求。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術中裂縫提取方法的不足之處，提供一種基于迭代相位一致性的裂縫提取方法和應用，該方法能由工件的CT圖像提取出高精度的裂縫，同時該方法不受CT圖像灰度對比度差異的影響，另外，該方法計算量小，提取速度快；該方法能夠由2D拓展到3D，使得對3D數據提取的結果更具整體性。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于迭代相位一致性的裂縫提取方法，具體步驟如下：

⑴結合形態學操作和去噪算法對CT圖像進行預處理，降低背景及噪聲對圖像的影響；

⑵對預處理后圖像做極坐標變換，得到圖像PolarImg；

⑶在極坐標系下迭代計算圖像PolarImg的相位一致性，增強圖像；

⑷對增強后圖像做極坐標逆變換；

⑸根據unimodal thresholding算法對增強后的圖像自動選取閾值，進而由該閾值的1.5倍對增強后圖像進行分割得到圖像中的裂縫。

而且，所述步驟⑴的具體步驟如下：

使用非局部均值算法對CT圖像原圖進行去噪；

使用5x5的結構元對去噪后圖像進行底帽變換，即得預處理后圖像。