[發(fā)明專利]基于形態(tài)學(xué)分析的輪胎X射線圖像缺陷提取模型構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110991452.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113538418A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉毅;鄭明凱;許永超;陳晉音
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳;朱盈盈

1.基于形態(tài)學(xué)分析的輪胎X射線圖像缺陷提取模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取輪胎X射線缺陷圖像數(shù)據(jù)集：運(yùn)行X射線成像系統(tǒng)，X射線穿透輪胎后在成像系統(tǒng)上成像，所述成像數(shù)字化后導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中保存；

(2)輪胎X射圖像分割預(yù)處理：對(duì)步驟(1)中獲取的輪胎缺陷圖像的像素大小進(jìn)行調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的圖像進(jìn)行分割,并對(duì)分割后的圖像做標(biāo)準(zhǔn)化和二值化處理，減少拍攝時(shí)外界因素對(duì)圖像質(zhì)量的影響，利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的開(kāi)操作，先腐蝕后膨脹，進(jìn)一步減少噪聲以平滑邊緣；

(3)提取胎肩和胎側(cè)特征：對(duì)步驟(2)中預(yù)處理后圖像的像素進(jìn)行分類(lèi)標(biāo)記，準(zhǔn)確提取胎肩和胎側(cè)部分作為增強(qiáng)對(duì)象；

(4)輪胎X射線增強(qiáng)預(yù)處理：對(duì)步驟(2)中預(yù)處理后的圖像僅保留胎肩和胎側(cè)信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和二值化，同時(shí)利用閉操作和腐蝕操作消除背景加強(qiáng)缺陷；

(5)計(jì)算最大邊緣信息確定缺陷位置：設(shè)置閾值N，提取所有黑點(diǎn)，逐一取點(diǎn)，判斷所取黑點(diǎn)是否在已有缺陷組內(nèi)，若所取黑點(diǎn)在已有缺陷組內(nèi)，則判斷下一個(gè)黑點(diǎn)，若所取黑點(diǎn)部在已有缺陷組內(nèi)，則計(jì)算該黑點(diǎn)與離該黑點(diǎn)的最近黑點(diǎn)之間的距離，判斷兩黑點(diǎn)之間的距離是否小于閾值N，若兩黑點(diǎn)之間的距離大于閾值X，則放棄該黑點(diǎn)，若兩黑點(diǎn)之間的距離小于閾值X，則判斷最近黑點(diǎn)是否在已有缺陷組內(nèi)，若最近黑點(diǎn)在已有缺陷組內(nèi)，則將黑點(diǎn)并入該缺陷組，若最近黑點(diǎn)不在已有缺陷組內(nèi)，則將兩個(gè)黑點(diǎn)新建缺陷組，計(jì)算每組缺陷組的缺陷面積，并進(jìn)行排序，取最大面積的邊緣信息為缺陷位置；

(6)輪胎缺陷提取模型表現(xiàn)評(píng)估：利用交并比IoU作為定位結(jié)果好壞的判斷指標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于形態(tài)學(xué)分析的輪胎X射線圖像缺陷提取模型構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟(2)的具體過(guò)程如下：

步驟2.1：將輪胎缺陷圖像調(diào)整大小為a×b像素，其中，a表示以像素為單位下的圖像尺寸的長(zhǎng)度值，b表示以像素為單位下的圖像尺寸的寬度值，然后將輪胎缺陷圖像分割為a×像素大小，分n次進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)分割后的圖像做標(biāo)準(zhǔn)化處理；

步驟2.2：對(duì)步驟2.1中標(biāo)準(zhǔn)化處理后的圖像做二值化處理，以所有像素點(diǎn)像素值均值為閾值，使圖像中像素點(diǎn)像素值大于閾值的部分轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏瑘D像中像素點(diǎn)像素值小于閾值的部分變?yōu)榘咨?/p>

步驟2.3：將步驟2.32中二值化處理后的圖像做形狀為正方形的開(kāi)操作，先腐蝕后膨脹，消除圖像中的噪聲及小物體，具體公式如下：

式中B為核函數(shù)，A為原始集合，兩者均是二維整數(shù)空間Z2的元素，$表示腐蝕操作，膨脹操作；

步驟2.4：做膨脹操作，進(jìn)一步平滑邊緣，減少邊緣噪聲，使界限更加清晰。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于形態(tài)學(xué)分析的輪胎X射線圖像缺陷提取模型構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟(3)的具體過(guò)程如下：

步驟3.1：對(duì)預(yù)處理后圖像的每一個(gè)像素進(jìn)行分類(lèi)標(biāo)記，白色記為T(mén)rue，黑色記為False，并統(tǒng)一保存；

步驟3.2：對(duì)于每一列，若標(biāo)記為T(mén)rue的像素?cái)?shù)量大于5％，則將該列判定為胎肩和胎側(cè)部分，標(biāo)記該列為1，否則為0；

步驟3.3：標(biāo)記0的列像素與標(biāo)記1的列像素之間的交界處為輪胎不同部位的分界，分割輪胎。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于形態(tài)學(xué)分析的輪胎X射線圖像缺陷提取模型構(gòu)建方法，其特征在于所述步驟(4)的具體過(guò)程如下：

步驟4.1：取步驟(2)中預(yù)處理后的圖像，利用對(duì)每列的標(biāo)記值，將標(biāo)記為0的列像素像素值全部轉(zhuǎn)變?yōu)?55置白，只保留胎肩和胎側(cè)信息做后續(xù)檢測(cè)；

步驟4.2：對(duì)圖像做標(biāo)準(zhǔn)化，減少圖像間的差異，然后進(jìn)行二值化，取單列圖像均值為閾值，為了同時(shí)檢測(cè)多種缺陷，額外生成一張顏色翻轉(zhuǎn)圖；

步驟4.3：分別利用閉操作和腐蝕操作，修復(fù)規(guī)則底紋的斷口，消除規(guī)則底紋以及小噪聲，加強(qiáng)缺陷；然后合并二值化后的圖像及其顏色翻轉(zhuǎn)圖像，對(duì)合并后的圖像做膨脹操作去除小噪聲。