[發明專利]一種基于單目相機的金屬材料銹蝕面積檢測方法

在審

• 申請號: 201810185972.0
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108416771A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 殷晨波;李蓉;馬偉;張子立;吳偉;許明陽
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京大和機電科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/62;G01B11/00;G06T5/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華;于瀚文

1.一種基于單目相機的金屬材料銹蝕面積檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，通過圖像采集設備獲取金屬材料的全部表面圖像，并傳輸進入計算機；

步驟2，將步驟1輸入的圖像經過圖像處理，得到金屬表面銹蝕部分的區域分割圖像；

步驟3，依據金屬表面銹蝕部分的區域分割圖像中銹蝕區域面積占總面積的比例，劃分金屬材料表面銹蝕等級，判定材料的銹蝕程度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中所述圖像采集設備包括手持CCD工業相機和無人機裝置；所述無人機裝置包括無人機機身和掛載的CCD相機。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2包括如下步驟：

步驟2-1，通過直方圖均衡化對獲取的圖像作增強處理，提高圖像對比度；

步驟2-2，對獲取的圖像進行色彩空間變換和形態學膨脹操作，顯示出金屬材料表面銹蝕區域，所述色彩空間變換是將RGB彩色圖像通過公式(1)轉換為灰色圖像：

Y＝R×0.299+G×0.587+B×0.114 (1)

其中R、G和B分別表示彩色圖像中每個像素點的紅色、綠色和藍色像素值，Y表示變換后該像素點的灰度值；

步驟2-3，將步驟2-2所得圖像，經過閾值處理轉換成黑白圖像，并對其應用邊緣算子，勾勒出銹蝕區域的輪廓；

步驟2-4，計算步驟2-3所得圖像的Hu不變矩，計算銹蝕區域的面積；

步驟2-5，將步驟2-4所得結果輸出到計算機顯示屏，作為判定金屬材料銹蝕程度的判別標準。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2-2中，所述形態學膨脹是通過公式(2)平滑銹蝕區域的輪廓、斷開較窄的狹頸并消除細的突出物；

dst(x,y)＝max{src(x+x’,y+y’)}

(x’,y’)∈kernel (2)

其中src(x,y)表示步驟2-2中所述灰色圖像，dst(x,y)表示輸出圖像，kernel用于膨脹的核結構元素，x’，y’分別表示核結構元素的橫坐標和縱坐標，x，y分別表示圖像像素的橫坐標和縱坐標。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟2-3中所述閾值處理包括：應用公式(3)把步驟2-2所得圖像轉換為黑白圖像：

其中src(x,y)表示步驟2-2所得圖像，thresh表示所選取的分割閾值，dst(x,y)表示輸出圖像。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2-3中所述應用邊緣算子，勾勒出銹蝕區域的輪廓，具體包括：應用公式(4)畫出銹蝕區域的輪廓：

其中dst_s(x,y)是高斯平滑的輸出圖像，G(x,y)是高斯函數，σ²是權重因子，M(x,y)和θ分別表示梯度幅值和方向，g_x和g_y為x,y方向上的一階偏導，分別取x和y方向上相鄰像素做差代替，以圖像左上角為原點O建立以像素為單位的直角坐標系x-y；最后根據梯度幅值和方向，對銹蝕區域進行非極大值抑制并連接邊緣得出輪廓曲線。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2-4中，運用公式(5)計算銹蝕區域的面積：

M_pq＝∫∫x^p×y^q×f(x,y)dxdy (5)

其中M_pq表示圖像的Hu矩，x，y分別表示圖像像素的橫坐標和縱坐標，f(x,y)代表像素的灰度值；p，q表示Hu矩的階數，當其都取0時，M_pq就是腐蝕區域的面積。