[發明專利]一種基于圖像處理的電纜半導電層自動檢測方法

有效

• 申請號: 201810547531.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108846397B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 侯北平;董霏;吳穎東;黃俊;朱文;介婧;于愛華
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/194;G01B11/06;G01B11/28;G01B11/275
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 黃燕

本發明公開了一種基于圖像處理的絕緣片半導電層自動檢測方法，實現了對電纜絕緣片半導電層的自動檢測。包括：采集電纜絕緣片試片圖像；圖像預處理；提取感興趣區域；通過對感興趣區域進行分割，篩選分割得到的連通域集合，生成半導電層輪廓；對生成的半導電層輪廓進行缺陷檢測和補償。本絕緣片半導電層自動檢測方法，檢測效率和精度高，充分考慮了刀痕、光照等因素，同時大大降低了檢測人員的勞動強度。

技術領域

本發明屬于精密測量技術領域，具體涉及一種基于圖像處理的電纜半導電層自動檢測方法。

背景技術

目前，測量電纜半導電層厚度、面積以及偏心率(或偏心度)等參數的方法是人工測量。比如目前測量半導電層厚度和偏心度，一般是使用測量投影儀，通過光學投影，將電纜試片放大一定倍率投影到屏幕，再通過手動移動坐標支架的方式，讀取不同位置點的坐標，計算厚度值，再算出偏心度。

但是，使用傳統裝置以及測量方法對電纜半導電層厚度進行測量時會出現以下問題：

1、手工測量復雜，且由人為因素導致引起的測量誤差較大，需要人工估計圓心位置，選取試片的測量點。

2、手動計算復雜，計算項目多、計算量大，容易出現計算錯誤。

3、測量時需要相應量具測量，在測量一些試片時往往需要讀數顯微鏡或是放大倍數至少10倍以上的投影儀作為測量裝置，操作復雜、需要時間長、對測試人員要求高。

現有的檢測半導電層厚度裝置需要測量人員手動確定圓心，轉動試片確定最薄點和其他N個試點，手動測量復雜、耗時、較容易引起誤差。另外，現在雖然已經有基于圖像處理的電纜絕緣層厚度檢測裝置，但是現有的裝置只能檢測絕緣層、絕緣屏蔽層等層的厚度，由于半導電層結構的特殊性，現有的方法無法滿足對半導電層檢測的需求。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術缺陷及不足，本發明提出了一種基于圖像處理的絕緣片半導電層自動檢測方法，操作簡便，檢測效率和精度高，大大降低了檢測人員的勞動強度和成本。

為提高檢測精度，作為優選，本發明適于單芯，且半導電層橫截面為圓環或者類似圓環的電纜結構。

一種基于圖像處理的絕緣片半導電層自動檢測方法，包括如下步驟：

(1)試片圖像獲取。在待檢測電纜切片試樣中選取厚度符合規定且刀痕少的試片，將試片放在帶遠心鏡頭的高分辨率工業相機視野的中心，使用蓋玻片將試片壓平，使用光源提供合適的光照，獲取半導電層與絕緣層具有明顯分界的試片圖像；

(2)圖像預處理。將得到的圖像轉化為灰度圖像，然后對圖像進行閾值化操作，得到閾值化圖像；

(3)根據得到的閾值化圖像，對試片圖像提取感興趣區域，獲取半導電層的感興趣區域(ROI圖像)并對該圖作灰度化操作，獲取ROI灰度圖像；

(4)圖像分割。先進行目標和背景的標記，使用雙閾值對ROI灰度圖像進行閾值化，并使用形態學操作濾除一些噪聲并填補目標區域的一些細小孔洞，將從ROI灰度圖像中提取的部分半導電層連通域在掩模中標記為目標，其他區域標記為背景。然后使用已標記的掩模使用GrabCut算法對ROI圖像進行圖像分割，其迭代停止條件主要由提取的半導電層外輪廓閉合程度以及每個點到輪廓外接圓心的均方誤差來決定；同時，設定最大迭代次數；

(5)輪廓提取。計算圖像分割后的所有連通域的質心以及最小外接矩形的面積、長寬比，計算各輪廓連通域質心到試片內輪廓質心的距離，根據最小外接矩面積進行加權設置閾值，結合面積、長寬比等對連通域進行篩選和合并，得到目標半導電層連通域；并從該連通域中生成半導電層外輪廓；

(6)輪廓缺陷檢測和補全。檢測外輪廓的凸性缺陷，對于大于一定閾值的凹陷跨度的部分進行修補；