[發(fā)明專利]一種復(fù)雜環(huán)境下機(jī)械零件裂紋缺陷檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111335564.7
• 申請(qǐng)日: 2021-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN113781482B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮玉豹;張金剛;王帥福;司文強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東精良海緯機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 青島致嘉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37236
• 代理人: 吳杉

1.一種復(fù)雜環(huán)境下機(jī)械零件裂紋缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取待檢測(cè)機(jī)械零件的表面圖像，進(jìn)而得到表面圖像中的各個(gè)待確定邊緣點(diǎn)和各個(gè)待確定邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值；

根據(jù)各個(gè)待確定邊緣點(diǎn)和各個(gè)待確定邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值，確定各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)、各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)；

根據(jù)各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)、各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)、各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的梯度幅值和位置，確定各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)中的各個(gè)待并入弱邊緣點(diǎn)，確定各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)中的待并入弱邊緣點(diǎn)的步驟包括：

根據(jù)各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)的位置，對(duì)各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)進(jìn)行均值漂移聚類，得到m個(gè)弱邊緣類簇以及m個(gè)弱邊緣類簇的中心位置；

根據(jù)各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的梯度幅值，確定各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，進(jìn)而從各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)中篩選出各個(gè)待并入弱邊緣點(diǎn)；

確定各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，進(jìn)而從各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)中篩選出各個(gè)待并入弱邊緣點(diǎn)的步驟包括：

根據(jù)各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的梯度幅值，得到各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)，計(jì)算各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)，計(jì)算公式為：

其中，為初始抑制邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)，為初始抑制邊緣點(diǎn)中屬于初始第一子高斯模型的概率值最大的邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值，為各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)中屬于初始第一子高斯模型的概率值最大的邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值，為初始抑制邊緣點(diǎn)中的梯度幅值在到兩個(gè)梯度幅值之間的邊緣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，N₁為初始抑制邊緣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)；

計(jì)算各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)，計(jì)算公式為：

其中，為初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)，為初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)中屬于初始第三子高斯模型的概率值最大的邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值，為各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)中屬于初始第三子高斯模型的概率值最大的邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值，為初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)中的梯度幅值在到兩個(gè)梯度幅值之間的邊緣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，N₃為初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)；

根據(jù)各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)距離m個(gè)弱邊緣類簇的中心位置的距離值，得到各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的空域并入阻力系數(shù)，計(jì)算公式為：

其中，為初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的空域并入阻力系數(shù)，為初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)距離個(gè)弱邊緣類簇的中心位置的距離最小值，為初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)距離個(gè)弱邊緣類簇的中心位置的距離最大值；

根據(jù)各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)和空域并入阻力系數(shù)以及各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)和空域并入阻力系數(shù)，得到各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，計(jì)算公式為：

其中，為初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，為初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的幅值并入阻力系數(shù)，為初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的空域并入阻力系數(shù)；

判斷各個(gè)初始抑制邊緣點(diǎn)和各個(gè)初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)是否小于預(yù)設(shè)閾值，若小于預(yù)設(shè)閾值，則將對(duì)應(yīng)的初始抑制邊緣點(diǎn)或初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)作為待并入弱邊緣點(diǎn)；

并根據(jù)各個(gè)初始弱邊緣點(diǎn)和待并入弱邊緣點(diǎn)，得到 個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇；

分別計(jì)算m個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的計(jì)數(shù)概率，分別計(jì)算個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的計(jì)數(shù)概率的步驟包括：

根據(jù)個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的梯度幅值，得到個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，根據(jù)m個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的梯度幅值，得到m個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的待并入弱邊緣點(diǎn)和初始弱邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，m個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的初始弱邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)為0，得到m個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)；

根據(jù)個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)，計(jì)算個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的計(jì)數(shù)概率，對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式如下：

其中，J為弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的邊緣點(diǎn)的計(jì)數(shù)概率，為弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的邊緣點(diǎn)的并入阻力系數(shù)；

并根據(jù)個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)的計(jì)數(shù)概率以及個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)每個(gè)邊緣點(diǎn)的梯度幅值，分別確定個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇的雙閾值，分別確定個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇的雙閾值的步驟包括：

根據(jù)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的梯度幅值和對(duì)應(yīng)梯度幅值的計(jì)數(shù)概率，分別建立直方圖，并對(duì)直方圖進(jìn)行混合高斯模型擬合，得到各子高斯模型、各子高斯模型的均值以及弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)分別屬于各子高斯模型的概率值；

根據(jù)各子高斯模型的均值，確定各子高斯模型中的第一子高斯模型、第二子高斯模型和第三子高斯模型，第一子高斯模型、第二子高斯模型和第三子高斯模型對(duì)應(yīng)的均值依次增大；

根據(jù)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)各邊緣點(diǎn)分別屬于各子高斯模型的概率值，在弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)篩選出各個(gè)第一目標(biāo)邊緣點(diǎn)和各個(gè)第二目標(biāo)邊緣點(diǎn)，所述第一目標(biāo)邊緣點(diǎn)為弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)屬于第一子高斯模型和第二子高斯模型的概率值相同的邊緣點(diǎn)，所述第二目標(biāo)邊緣點(diǎn)為弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)屬于第二子高斯模型和第三子高斯模型的概率值相同的邊緣點(diǎn)；

將各個(gè)第一目標(biāo)邊緣點(diǎn)屬于第一子高斯模型和第二子高斯模型的概率值中的最大值所對(duì)應(yīng)的第一目標(biāo)邊緣點(diǎn)的梯度幅值作為低閾值，并將各個(gè)第二目標(biāo)邊緣點(diǎn)屬于第二子高斯模型和第三子高斯模型的概率值中的最大值所對(duì)應(yīng)的第二目標(biāo)邊緣點(diǎn)的梯度幅值作為高閾值，所述高閾值和低閾值即為弱邊緣擴(kuò)展類簇的雙閾值；

根據(jù)個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇的雙閾值和個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)每個(gè)邊緣點(diǎn)的梯度幅值，確定個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的弱邊緣點(diǎn)和強(qiáng)邊緣點(diǎn)，若個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的邊緣點(diǎn)的梯度幅值大于低閾值，并小于或等于高閾值時(shí)，該邊緣點(diǎn)為弱邊緣點(diǎn)，若個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的邊緣點(diǎn)的梯度幅值大于高閾值時(shí)，則該邊緣點(diǎn)為強(qiáng)邊緣點(diǎn)，高閾值和低閾值即為弱邊緣擴(kuò)展類簇的雙閾值；

根據(jù)個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的弱邊緣點(diǎn)和強(qiáng)邊緣點(diǎn)以及個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇外的初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)，確定待檢測(cè)機(jī)械零件的圖像的裂紋邊緣點(diǎn)，確定待檢測(cè)機(jī)械零件的圖像的裂紋邊緣點(diǎn)的步驟包括：

根據(jù)個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇內(nèi)的弱邊緣點(diǎn)和強(qiáng)邊緣點(diǎn)以及個(gè)弱邊緣擴(kuò)展類簇外的初始強(qiáng)邊緣點(diǎn)，確定各個(gè)待確定弱邊緣點(diǎn)和待確定強(qiáng)邊緣點(diǎn)；

分別判斷各個(gè)待確定強(qiáng)邊緣點(diǎn)是否為孤立點(diǎn)，若不為孤立點(diǎn)，則將該待確定強(qiáng)邊緣點(diǎn)作為實(shí)際的強(qiáng)邊緣點(diǎn)；

分別判斷各個(gè)待確定弱邊緣點(diǎn)的周圍八鄰域是否存在實(shí)際的強(qiáng)邊緣點(diǎn)，若存在實(shí)際的強(qiáng)邊緣點(diǎn)，則判定該待確定弱邊緣點(diǎn)為實(shí)際的強(qiáng)邊緣點(diǎn)；

根據(jù)最終得到的實(shí)際的強(qiáng)邊緣點(diǎn)，確定待檢測(cè)機(jī)械零件的表面圖像的裂紋邊緣點(diǎn)；

根據(jù)待檢測(cè)機(jī)械零件的圖像的裂紋邊緣點(diǎn)，確定待檢測(cè)機(jī)械零件的裂紋區(qū)域。