专利名称：基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法
技术领域：
本发明属于工程陶瓷磨削加工无损检测领域，具体涉及ー种磨削纹理数字图像去除技木。
背景技术：
目前，工程陶瓷材料已经广泛应用于航天、核エ业、现代医学、石油化工等众多领域，但其加工表面质量的检测方法仍和金属材料类似，并不能有效的反应出工程陶瓷磨削表面的损伤状况。天津大学机械工程学院先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室多年来一直致カ于工程陶瓷磨削表面损伤检测的基础研究工作，以工程陶瓷磨削理论为基础并结合实验研究，采用数字图像识别技术，建立了ー套工程陶瓷磨削表面损伤检测系统。但是采用数字图像识别技术应用于工程陶瓷磨削表面损伤检测，存在ー个技术难点就是工程陶瓷表面图像中的磨削纹理对表面损伤检测会造成干扰，影响损伤检测的准确率。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，采用时频分析的方法消除数字图像中的磨削纹理，所得工程陶瓷磨削表面的数字图像中仅存在表面损伤和背景，从而使损伤检测变得简单可行。实现对存在磨削纹理的工程陶瓷，消除工程陶瓷磨削表面图像中的磨削纹理，以便于表面损伤的检测。为了解决上述技术问题，本发明基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，包括以下步骤样件磨削表面图像采集步骤实现样件磨削表面图像的采集，并将采集到的图像转换为数字化图像后导入计算机；磨削纹理特征分析步骤利用灰度共生矩阵提取样件磨削表面纹理特征參数能量和熵，并以此判断该样件磨削表面是否存在磨削纹理，若存在磨削纹理，则去除磨削纹理；去除磨削纹理步骤选用傅里叶变换，将数字化图像从时域转变成频域，从而将接收到的原始的数字化图像转换成频谱图和相位图；在频谱图中采用频域滤波器对频谱图像进行滤波，去除磨削纹理对应的高能量频率成分；最后采用傅里叶反变换回时域，得到去除纹理后的重构图像；图像分割步骤，采用Canny边缘检测算子，将上述重构图像中的表面缺陷从该图像的背景中分离出来，形成分割图像，点乘原图运算得到分割灰度图，并判断磨削纹理去除的结果是否达到理想要求，若F，则通过调节频域滤波器的频带宽度重新对频谱图像进行滤波，直至满足要求；损伤特征參数的提取和选择步骤，从分割图像和分割灰度图中提取损伤特征參数，并从中选择损伤区域圆形度、损伤区域灰度均值以及损伤区域曲率特征參数；分类器设计步骤，利用分类树对样件磨削表面损伤进行分类；样件磨削表面损伤评价步骤，所有表面损伤区域的面积与检测区域的总面积之比，计算出损伤率，结合纹理特征參数，得出该样件磨削表面损伤的评价报告。进ー步讲，在磨削纹理特征分析步骤中，若能量的阀值为O. 15 O. 20，熵的阀值为2. 3 2. 5，则得出样件磨削表面存在磨削纹理的結果。在图像分割步骤中，Canny边缘检测算子的阀值为O. 28 O. 35。在图像分割步骤中，磨削纹理去除结果不满足理想条件时，调节频域滤波器的频带宽度范围为4 16个像素。在分类器设计步骤中，所述样件磨削表面损伤包括破碎、气孔、裂纹和划痕损伤。在分类器设计步骤中，将损伤区域圆形度C、损伤区域灰度均值MNQ及损伤区域曲率K三个特征參数作为分类器的输入；并根据圆形度特征參数将样件磨削表面损伤分为第 一大类和第二大类，其中第一大类包括破碎和气孔损伤，第二大类包括破碎、裂纹和划痕损伤；第一大类中,破碎损伤的灰度值小于气孔损伤的灰度值；第二大类中，破碎损伤的灰度值均小于划痕损伤和裂纹损伤的灰度值；划痕损伤的曲率小于裂纹损伤的曲率；所述损伤区域圆形度C的数学表达式为
权利要求
1.一种基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤 样件磨削表面图像采集步骤实现样件磨削表面图像的采集，并将采集到的图像转换为数字化图像后导入计算机； 磨削纹理特征分析步骤利用灰度共生矩阵提取样件磨削表面纹理特征參数能量和熵，并以此判断该样件磨削表面是否存在磨削纹理，若存在磨削纹理，则去除磨削纹理； 去除磨削纹理步骤选用傅里叶变换，将数字化图像从时域转变成频域，从而将接收到的原始的数字化图像转换成频谱图和相位图；在频谱图中采用频域滤波器对频谱图像进行滤波，去除磨削纹理对应的高能量频率成分；最后采用傅里叶反变换回时域，得到去除纹理后的重构图像； 图像分割步骤，采用Canny边缘检测算子，将上述重构图像中的表面缺陷从该图像的背景中分离出来，形成分割图像，点乘原图运算得到分割灰度图，并判断磨削纹理去除的结果是否达到理想要求，若F，则通过调节频域滤波器的频带宽度重新对频谱图像进行滤波，直至满足要求； 损伤特征參数的提取和选择步骤，从分割图像和分割灰度图中提取损伤特征參数，并从中选择损伤区域圆形度、损伤区域灰度均值以及损伤区域曲率特征參数； 分类器设计步骤，利用分类树对样件磨削表面损伤进行分类； 样件磨削表面损伤评价步骤，所有表面损伤区域的面积与检测区域的总面积之比，计算出损伤率，结合纹理特征參数，得出该样件磨削表面损伤的评价报告。
2.根据权利要求I所述基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，其特征在于，在磨削纹理特征分析步骤中，若能量的阀值为O. 15 O. 20，熵的阀值为2. 3 2.5，则得出样件磨削表面存在磨削纹理的結果。
3.根据权利要求I所述基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，其特征在于，在图像分割步骤中，Canny边缘检测算子的阀值为O. 28 O. 35。
4.根据权利要求I所述基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，其特征在于，在图像分割步骤中，磨削纹理去除结果不满足理想条件时，调节频域滤波器的频带
5.根据权利要求I所述基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，其特征在于，在分类器设计步骤中，所述样件磨削表面损伤包括破碎、气孔、裂纹和划痕损伤。
6.根据权利要求I所述基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，其特征在于，在分类器设计步骤中，将损伤区域圆形度C、损伤区域灰度均值MNQ及损伤区域曲率K三个特征參数作为分类器的输入；并根据圆形度特征參数将样件磨削表面损伤分为第一大类和第二大类，其中第一大类包括破碎和气孔损伤，第二大类包括破碎、裂纹和划痕损伤； 第一大类中，破碎损伤的灰度值小于气孔损伤的灰度值； 第二大类中，破碎损伤的灰度值均小于划痕损伤和裂纹损伤的灰度值；划痕损伤的曲率小于裂纹损伤的曲率； 所述损伤区域圆形度C的数学表达式为
全文摘要
本发明公开了一种基于磨削纹理去除技术的工程陶瓷磨削表面损伤检测方法，包括样件磨削表面图像的采集、磨削纹理特征分析、去除磨削纹理后重构图像、图像分割、损伤特征参数的提取和选择、分类器设计，最终得出该样件磨削表面损伤的评价报告。本发明采用时频分析的方法消除数字图像中的磨削纹理，所得工程陶瓷磨削表面的数字图像中仅存在表面损伤和背景，从而使损伤检测变得简单可行。实现对存在磨削纹理的工程陶瓷，消除工程陶瓷磨削表面图像中的磨削纹理，以便于表面的损伤的检测。利用本发明检测方法对带有磨削纹理的工程陶瓷磨削表面气孔损伤的识别正确率接近96％；裂纹损伤的识别正确率在85％以上；划痕损伤的识别正确率达到80％；由于磨削纹理去除的干扰，以及破碎本身形状复杂多变的影响，破碎损伤的识别正确率达到70％。
文档编号G01N21/956GK102645436SQ20121010153
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者张宝兴, 张磊, 林滨, 陈善功 申请人:天津大学