[發(fā)明專利]熱障涂層裂紋的幾何信息提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011429047.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112581433B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓越興;劉宇虹;王冰;錢權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/194;G06T5/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種熱障涂層裂紋的幾何信息提取方法，其特征在于操作步驟如下：

a.對(duì)待檢測(cè)的熱障涂層截面圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括顏色通道轉(zhuǎn)換、圖像二值化；進(jìn)行顏色通道轉(zhuǎn)換時(shí)，使用色彩空間類型轉(zhuǎn)換將圖像由RGB三通道色彩空間轉(zhuǎn)換到GRAY單通道色彩空間；再采用反二值化閾值處理和Otsu算法來(lái)進(jìn)行二值化處理；

b.采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作和平滑處理對(duì)預(yù)處理后的熱障涂層截面圖像即片層圖像進(jìn)行分割，提取出片層中的孔隙，確保目標(biāo)片層的完整并消除干擾噪聲；經(jīng)過(guò)一系列膨脹、腐蝕、邏輯與運(yùn)算后，再對(duì)圖像中值濾波，得到只有孔隙的圖像；

c.將二值化后的圖像與圖像分割后的結(jié)果做差，得到僅有裂紋的目標(biāo)圖像，利用閉運(yùn)算將像素點(diǎn)缺失的裂紋斷線進(jìn)行連接，并去除片層圖像上部分噪聲黑點(diǎn)；采用骨骼化算法對(duì)圖像中連接后的裂紋線條進(jìn)行骨架提取，即二值圖像細(xì)化；

d.根據(jù)已經(jīng)得到的裂紋骨架，使用遍歷搜索方法尋找片層圖像中裂紋像素點(diǎn)，然后從像素點(diǎn)相鄰兩側(cè)延伸尋找裂紋線條，對(duì)裂紋進(jìn)行檢測(cè)；

e.由檢測(cè)到的裂紋線條，對(duì)裂紋進(jìn)行識(shí)別描繪，從而完成對(duì)每一條裂紋的標(biāo)注與長(zhǎng)度計(jì)算；

在所述步驟b中，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作和平滑處理進(jìn)行圖像分割，提取出片層中的孔隙，確保目標(biāo)片層的完整并消除干擾噪聲，并將二值化后的圖像與該結(jié)果做差，得到僅有裂紋的目標(biāo)圖像；圖像分割具體步驟如下：

b1.對(duì)片層圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)膨脹操作后再進(jìn)行腐蝕，去除干擾噪聲；

b2.再次進(jìn)行膨脹操作，恢復(fù)去除噪聲后的片層大致形態(tài)；

b3.將上述形態(tài)學(xué)操作后的結(jié)果與原二值圖像進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，重新引入片層的邊緣信息；

b4.再次進(jìn)行膨脹操作，填補(bǔ)片層內(nèi)部空白，使孔隙更易被找到；

b5.使用標(biāo)準(zhǔn)中值濾波算法，在保留片層邊緣前提下去除沖擊噪聲并使片層邊緣變得光滑，得到清晰完整的片層孔隙分割結(jié)果圖像；

所述形態(tài)學(xué)操作選擇核函數(shù)kernel及迭代次數(shù)；中值濾波算法也選取合適大小的卷積核，在圖像失真和去噪效果之間取得平衡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱障涂層裂紋的幾何信息提取方法，其特征在于：在所述步驟c中，使用閉運(yùn)算連接裂紋斷線，并采用骨骼化算法細(xì)化裂紋的步驟如下：

將原二值圖像與圖像孔隙分割結(jié)果做差，得到僅有裂紋的目標(biāo)圖像；利用閉運(yùn)算將像素點(diǎn)缺失的裂紋斷線進(jìn)行連接，并去除片層圖像上部分噪聲黑點(diǎn)，其中閉運(yùn)算選擇核函數(shù)kernel；采用骨骼化算法對(duì)圖像中連接后的裂紋進(jìn)行骨架提取，將裂紋細(xì)化成一個(gè)像素的寬度，方便后續(xù)通過(guò)計(jì)算像素點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)達(dá)到計(jì)算裂紋長(zhǎng)度的目的。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述熱障涂層裂紋的幾何信息提取方法，其特征在于：在所述步驟d中，對(duì)于細(xì)化后的片層圖像，使用遍歷搜索像素點(diǎn)方法檢測(cè)每一個(gè)裂紋線條，具體步驟如下：

d1.遍歷尋找細(xì)化后片層圖像中第一個(gè)裂紋像素點(diǎn)，然后搜索相鄰像素點(diǎn)；

d2.搜索相鄰點(diǎn)首先遵循前一個(gè)點(diǎn)到此點(diǎn)的方向，沿該方向搜索與此點(diǎn)相鄰的下一個(gè)點(diǎn)，若沒(méi)有這樣的相鄰點(diǎn)，則向兩側(cè)搜索；

d3.重復(fù)搜索相鄰像素點(diǎn)，延伸尋找裂紋曲線或線段；

d4.搜索到?jīng)]有相鄰點(diǎn)的像素點(diǎn)，表示裂紋線條一端搜索完成；

采用所述d2步驟中的方法能夠減少尋找像素點(diǎn)的次數(shù)，在有相交曲線的情況下，像素點(diǎn)能連接到直觀感受認(rèn)為的曲線。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述熱障涂層裂紋的幾何信息提取方法，其特征在于：在所述步驟e中，對(duì)檢測(cè)到的裂紋線條進(jìn)行描繪，并完成對(duì)每一條裂紋的標(biāo)注與長(zhǎng)度計(jì)算；具體步驟為：對(duì)檢測(cè)到的每一個(gè)裂紋線條隨機(jī)上色、標(biāo)注序號(hào)，并按照序號(hào)依次計(jì)算每條裂紋的長(zhǎng)度，對(duì)小于設(shè)定長(zhǎng)度閾值的無(wú)意義線段不予顯示；其中長(zhǎng)度由單像素裂紋線條的像素點(diǎn)求和計(jì)算得到，且長(zhǎng)度閾值可根據(jù)需要靈活設(shè)定。