[發明專利]一種基于圖像處理的焊縫氣孔缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 202110690265.9
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113496483B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 黃茜;師聰穎;胡志輝;朱軻信
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/187
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭秋松

本發明公開了一種基于圖像處理的焊縫氣孔缺陷檢測方法，該方法包括以下步驟：對輸入的氣孔缺陷待檢測圖像進行二值化處理得到二值圖像imgb1；對二值圖像imgb1依次進行閉運算、開運算得到二值圖像imgb2；提取二值圖像imgb2的所有連通域，放入匯總集合中；遍歷匯總集合，提取出橫向穿過圖像的連通域，放入第一篩選集合中；若第一篩選集合中只有一個元素，則此連通域即為焊縫區域的輪廓，直接搜索出氣孔缺陷區域；否則，尋找鋼管區域；提取目標焊縫區域；搜索出氣孔缺陷區域；基于邊緣檢測提取所有氣孔缺陷區域，采用最小二乘法對輪廓擬合。本發明直接對氣孔缺陷待檢測圖像處理，結合尋找連通域與邊緣檢測以檢測焊縫氣孔缺陷，具有良好的精確度和準確度。

技術領域

本發明涉及焊縫氣孔缺陷檢測技術領域，特別涉及一種基于圖像處理的焊縫氣孔缺陷檢測方法。

背景技術

隨著制造產業的快速發展，焊接技術已經被廣泛應用于能源交通、建筑、機械、航空等工業領域。在焊接過程中，由于設施設置不合理或者操作不當都可能導致焊縫工件產生氣孔缺陷。焊縫氣孔缺陷不僅會導致工件的結構強度降低，而且可能造成工件斷裂，引發嚴重的安全事故。因此，對焊接工件的質量檢測顯得尤為重要。

X射線檢測技術是常用的一種工業無損檢測方法，在焊縫缺陷分析和檢測領域有重要的應用價值，其檢測結果已經成為評估焊縫質量的重要依據。目前基于X射線的焊縫氣孔缺陷檢測技術大多采用人工評定的方法。然而這種方法勞動強度較大，效率較低，而且評定結果容易受到主觀的影響。因此，借助計算機技術實現X射線焊縫圖片氣孔缺陷的自動分析和檢測，能夠在降低成本的同時，提高準確性和效率，具有良好的應用價值。

目前的焊縫氣孔缺陷檢測算法主要分為兩類。第一類是基于氣孔缺陷位置的方法。首先通過邊緣檢測算法提取出焊縫的邊界，分割得到焊縫區域。然后采用算法進一步提取氣孔缺陷區域。常見的基于梯度的邊緣檢測算法有Sobel邊緣檢測算法、Prewitt邊緣檢測算法、Canny邊緣檢測算法和Laplace邊緣檢測算法。這類方法的檢測結果受多種因素影響，容易引起誤檢。第二類是基于機器學習的方法。通過對大量已標注的氣孔缺陷樣本數據集進行訓練，得到最終的分類器，然后利用分類器對氣孔缺陷進行檢測與識別。此類方法需要大量的樣本數據集和人工標注的信息，不僅需要大量的人工勞動成本，而且結果也容易受到主觀的標記信息的影響。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提供一種基于圖像處理的焊縫氣孔缺陷檢測方法，該方法檢測的氣孔缺陷邊緣接近真實氣孔邊緣，定位更加準確。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于圖像處理的焊縫氣孔缺陷檢測方法，包括以下步驟：

步驟S1：對輸入的氣孔缺陷待檢測圖像img進行二值化處理得到第一處理圖像，所述第一處理圖像為二值圖像imgb1；

步驟S2：對二值圖像imgb1先進行閉運算，再進行開運算，得到第二處理圖像，所述第二處理圖像為二值圖像imgb2；

步驟S3：提取二值圖像imgb2的所有連通域，放入一個匯總集合S中；

步驟S4：遍歷匯總集合S中的每一個連通域c_i，提取出橫向穿過圖像的連通域，放入第一篩選集合Q中；

步驟S5：如果第一篩選集合Q中只有一個元素，則僅有的連通域為焊縫區域的輪廓，執行步驟S7；

否則，尋找鋼管區域，執行步驟S6；

步驟S6：在已經提取到的鋼管區域中提取縱向貫穿且顏色較深的區域得到目標焊縫區域；

步驟S7：在已經提取到的目標焊縫區域中搜索出氣孔缺陷區域；

步驟S8：基于邊緣檢測提取所有氣孔缺陷區域，采用最小二乘法對輪廓擬合。