一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法与流程

技术特征：

1.一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，四球摩擦试验结束后，采集试验所使用的三个底部钢球上的磨斑图像F；

步骤S2，将采集到的彩色磨斑图像F进行灰度化处理，得到灰度磨斑图f；

步骤S3，通过边缘检测算子对灰度磨斑图f进行边缘检测，用来提取磨斑图中的磨痕，得到磨斑边缘图E；

步骤S4，将上述所得到的磨斑边缘图E第一次以α＝0的旋转角度进行旋转，得到旋转了α的旋转边缘图E_α；

步骤S5，计算上述所得的旋转边缘图E_α中第x行从(x,1)到(x,y)的连续边缘的长度，得到行边缘长图d_α；

步骤S6，对上述所得的长边缘图d_α从左到右进行逐行扫描滤波处理，保留每行中连续长超过一定值T的边缘，得到行滤波图h_α；

步骤S7，计算旋转边缘图E_α的水平标记S_α；

步骤S8，当α<180°时，则需以迭代法循环执行步骤S4到步骤S7；

步骤S9，当α≥180°时，则根据水平标记S_α确定磨斑图像方向水平角θ。

2.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S1中，所述磨斑图像F的像素大小为M×N，所述磨斑图像F的任一像素点的坐标为(x,y)，则x和y分别表示该像素点的行和列，且x和y均为整数。

3.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S2中，所述灰度磨斑图像f中像素点(x,y)的灰度值为f(x,y)，则f(x,y)的计算式如式(1)所示：

f(x,y)＝0.3·R(x,y)+0.59·G(x,y)+0.11·B(x,y) (1)

其中，R(x,y)、G(x,y)和B(x,y)分别表示磨斑图像F中像素(x,y)的红色分量值、绿色分量值和蓝色分量值。

4.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S3中，所述的边缘检测算子为Sobel、Canny或Prewit边缘检测算子，其中，所述磨斑边缘图E为二值图，其中，E(x,y)＝1表示边缘点，E(x,y)＝0表示非边缘点。

5.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S4中，所述的旋转边缘图E_α为二值图，其大小为M_α和N_α，其中，E_α(x,y)＝1表示边缘点，E_α(x,y)＝0表示非边缘点。

6.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S5中，所述行边缘长的计算式(2)如式：

其中，d_α(x,y)表示行边缘长图像素点(x,y)的连续边缘长，即表示第x行中像素点(x,y)的左侧有(d_α(x,y)-1)个1。

7.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S6中，所述行滤波处理的计算式(3)如式：

其中，h_α(x,y)为行滤波图像素点(x,y)的像素值，T为定值，取值为10～100。

8.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S7中，所述水平标记的计算式(4)如式：

$S_{\mathrm{\&alpha;}}=\underset{x=1}{\overset{M_{\mathrm{\&alpha;}}}{\&Sigma;}}\underset{y=1}{\overset{N_{\mathrm{\&alpha;}}}{\&Sigma;}}{h}_{\mathrm{\&alpha;}}(x,y)---\left(4\right)$

其中，所述水平标记S_α值为最大，磨斑图F的磨痕位于水平方向；所述水平标记S_α值为最小，磨斑图F的磨痕位于垂直方向。

9.根据权利要求1上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S8中，所述迭代法是指以旋转角度α加设定的旋转步长β作为新的旋转角度进行循环旋转，即，α＝α+β，其中，β的取值越小，精度越高，之后得到C_β组的磨斑灰度图的旋转数组和与其数组对应的水平标记S_α值。

10.根据权利要求8上述的一种四球摩擦试验磨斑图像磨痕方向自动定位方法，其特征在于：步骤S9中，根据上述所得C_β组的水平标记S_α，满足时，则α＝θ。