[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)壓痕測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110252383.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112991287B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李澤賢;舒鎮(zhèn)洋;李云燕;唐璇;劉嘉誠(chéng);盧佳佳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/62;G06V10/28;G06V10/46;G06V10/764;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08;G06T3/40;G06T5/00;G06T5/40;G06T5/50
• 代理公司: 湖南天地人律師事務(wù)所 43221
• 代理人: 楊萍

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)壓痕測(cè)量方法，包括以下步驟：步驟一：對(duì)壓痕圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到其二值圖像；步驟二：在二值圖像中尋找最大連通域，確定最大連通域的外接框；對(duì)該外接框進(jìn)行拓展，裁剪下二值圖像上拓展后的外接框區(qū)域；步驟三：將裁剪后的圖像輸入訓(xùn)練好的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出二值化的壓痕像素遮罩圖片，由此得到輸入圖片上精確的壓痕形狀與位置信息。本發(fā)明魯棒性高，能提取出壓痕具體形狀。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硬度壓痕測(cè)量方法，尤其涉及一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)壓痕測(cè)量方法。

背景技術(shù)

在布氏、維氏硬度試驗(yàn)中，為了檢測(cè)被測(cè)材料的硬度，需要按照國(guó)標(biāo)使用對(duì)應(yīng)的壓頭，施加指定壓力在被測(cè)材料表面，而后通過(guò)測(cè)量壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度，計(jì)算出被測(cè)材料的硬度。在大部分測(cè)量中，被測(cè)材料的表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度單位以微米計(jì)算。由人工通過(guò)顯微鏡調(diào)整刻度板以對(duì)齊壓痕邊緣的方法，較為復(fù)雜且難以消除測(cè)量誤差。同時(shí)在多次對(duì)同一硬度材料測(cè)量的過(guò)程中，往往容易產(chǎn)生因人工長(zhǎng)度測(cè)量調(diào)整的偏差而導(dǎo)致獲得不同的硬度數(shù)值結(jié)果，導(dǎo)致較高的重復(fù)性誤差。為此，引入自動(dòng)化算法進(jìn)行壓痕圖像測(cè)量是一種極大提升測(cè)量精度、解放勞動(dòng)力的方法。但現(xiàn)有的自動(dòng)壓痕運(yùn)算方法往往使用的是數(shù)學(xué)或圖像解析方法，這種方式對(duì)于一些較為復(fù)雜的壓痕表面往往難以發(fā)揮作用。在一些邊緣、尖角處因材料自身特性等原因而產(chǎn)生形變的壓痕圖像上，往往會(huì)產(chǎn)生較大誤差，算法的魯棒性較差。同時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)方法對(duì)于壓痕圖像僅能獲取壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，無(wú)法提取圖像中壓痕的具體形狀，不便于后期對(duì)材料破裂、塌陷情況進(jìn)行分析。因此，有必要設(shè)計(jì)一種使用更加方便，擁有更高魯棒性，能提取壓痕具體形狀的壓痕測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)壓痕測(cè)量方法，魯棒性高，能提取出壓痕具體形狀。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)壓痕測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：對(duì)壓痕圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到其二值圖像；

步驟二：壓痕圖像裁剪：在二值圖像中尋找最大連通域，確定最大連通域的外接框(作為裁剪的參考)；以該外接框作為裁剪的參考，對(duì)該外接框進(jìn)行拓展，裁剪下二值圖像上拓展后的外接框區(qū)域；

步驟三：將裁剪后的圖像輸入訓(xùn)練好的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出二值化的壓痕像素遮罩圖片(壓痕像素點(diǎn)和非壓痕像素點(diǎn)分別顯示為白色和黑色)，由此得到輸入圖片上精確的壓痕形狀與位置信息。

更進(jìn)一步，所述步驟一中的對(duì)壓痕圖像進(jìn)行預(yù)處理包括對(duì)壓痕圖像進(jìn)行全圖直方圖均衡、濾波和二值化處理；

更進(jìn)一步，所述步驟二中對(duì)外接框進(jìn)行拓展采用如下方法：

設(shè)外接框的長(zhǎng)與寬為(w,h)，壓痕圖像的長(zhǎng)與寬為(w_i,h_i)，通過(guò)如下公式計(jì)算得到拓展后的外接框的長(zhǎng)與寬(w_e,h_e)：

其中，p為比例系數(shù)，p≥1；p的取值為經(jīng)驗(yàn)值，可以根據(jù)實(shí)際壓痕大小進(jìn)行調(diào)整，以盡可能減少?gòu)?fù)雜背景的干擾。

進(jìn)一步地，所述步驟三中全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過(guò)程如下：采集多種壓痕圖片，人工將壓痕圖片上的像素點(diǎn)分類(lèi)為壓痕像素點(diǎn)和非壓痕像素點(diǎn)；使用采集到的壓痕圖片及其上像素點(diǎn)分類(lèi)標(biāo)簽數(shù)據(jù)，對(duì)全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到優(yōu)化后的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即訓(xùn)練好的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。