一种焊接缺陷特征参数提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105588845A(43)申请公布日2016.05.18(21)申请号201610003477.4(22)申请日2016.01.04(71)申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市京口区梦溪路2号(72)发明人齐继阳唐文献李钦奉李金燕王凌云魏赛陆震云(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.G01N21/95(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种焊接缺陷特征参数提取方法(57)摘要本发明公开一种焊接缺陷特征参数提取方法，步骤为：获取焊缝图像；对焊缝图像进行预处理；对焊缝图像进行二值化分割；焊缝图像背景去除；焊接缺陷标记；焊接缺陷几何特征参数提取。本发明的焊接缺陷特征参数提取方法通过获得焊接缺陷的周长、面积、圆形度等几何特征参数，为焊接缺陷的分类和识别做好了前期的准备，既保留了焊接缺陷的主要特征信息，为焊接缺陷的识别提供了可靠的保证，又降低了焊接缺陷特征数据的维数，提高了焊接缺陷识别速度。CN105588845ACN105588845A权利要求书1/3页1.一种焊接缺陷特征参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取焊缝图像：采用工业计算机作为主控制器，通过嵌入的图像采集卡实现焊缝图像的采集，被测焊缝经透射光源照射后成像于工业相机的CCD上，通过图像采集卡将采集到的焊缝图像传输到工业计算机，从而获取焊缝图像；(2)对图像进行预处理：对步骤(1)获得的图像依顺序采用中值滤波的方法和模糊增强法进行预处理；(3)对焊缝图像进行二值化分割，其步骤如下：①整幅图像X有m×n个像素点，具有l个灰度级，灰度值为g的像素点的个数为ng，初始化图像的分割阈值t＝0，最佳分割阈值topt＝0，类间方差与类内方差的比值最大值Rmax＝0；②根据分割阈值t把图像分割成区域C0和区域C1，分别计算区域C0和区域C1的像素点占总像素点的比例w0和w1，像素点的平均灰度u0和u1；以及整幅图像平均灰度值u；w1＝1-w0③计算图像的类内方差类间方差类间方差与类内方差的比值R；④判断类间方差与类内方差的比值R是否大于Rmax，当判断类间方差与类内方差的比值R大于Rmax，则更新Rmax和topt值，即用本次类间方差与类内方差的比值R更新Rmax，用本次分割阈值t更新topt，否则，不更新Rmax和topt值；⑤判断分割阈值t是否小于l-1，当分割阈值t小于l-1，则更新分割阈值t＝t+1，返回步骤②，否则确定最佳分割阈值topt的值为最终最佳分割阈值；⑥根据最佳分割阈值topt二值化图像，从上到下，从左到右扫描整幅图像，当该像素点的灰度值大于分割阈值topt，则将该点的灰度值变成255，否则变成0；2CN105588845A权利要求书2/3页(4)焊缝图像背景去除：先对焊缝图像进行由上到下的列扫描，当从黑点变为白点时，记下该白点像素的列坐标值，并定义为上边缘，把每一列上边缘以上的黑色像素点全都变成白色像素点，即灰度值由原来的0变成255，再对焊缝图像进行一次由下到上的列扫描，当从黑点变为白点时，记下该白点像素的列坐标值，并定义为下边缘，把每一列下边缘以下的黑色像素点全都变成白色像素点，即灰度值由原来的0变成255；(5)对焊接缺陷进行标记，具体步骤如下：A、将整幅焊缝图像上所有的像素点均设为未标记；B、按从左到右，从上到下的顺序扫描像素点，找到未标记区域的灰度值为0第一点，标记该点，数标为1；C、依次判断该点相邻的右边点、右下点、正下点和左下点，当某一个方向的点像素为黑，且未被标记，则将该点坐标压入堆栈中，同时用当前数标标记该点；D、弹出栈顶像素，重复步骤C；E、直到栈为空，则结束此次遍历，返回步骤B，数标递增1；F、当整幅焊缝图像所有灰度值为0的像素点都标记，结束扫描；(6)对焊接缺陷进行特征参数提取：对焊接缺陷进行包括面积、周长、圆形度几何特征参数的测量和提取，具体内容是：a、按下式对图像尺寸进行标定式中，d为金属丝透度计两丝间距的实际长度，x为金属丝透度计中两丝间距中的像素个数；b、几何特征参数————面积的提取方法是，采用统计焊接缺陷图像内部，包括焊接缺陷图像边界所有像素点个数的方法来计算焊接缺陷面积，设每一个焊接缺陷图像的像素数目为P，则焊接缺陷实际面积为S：S＝P×k2c、几何特征参数————周长的提取方法是，采用计算焊接缺陷图像边界所包含的像素点个数Q，按下式求得焊接缺陷实际周长L：L＝Q×kd、几何特征参数————圆形度的提取方法是，按下式得到：其中，R为圆形度，取值范围为(0，1)；S为焊接缺陷实际面积；L为焊接缺陷实际周长。当圆形度R越接近于1，则焊接缺陷形状越接近于圆