一种液压系统漏油检测及判定方法与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种液压系统漏油检测及判定方法。


背景技术：

2.液压系统在工业生产领域具有广泛的应用，其主要作用是将液压油的压力变成机构的转动或往复运动。一个液压系统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的优劣，还取决于对系统的维护和处理。在液压系统中的液压杆动静结合密封处是特别容易发生漏油的位置，当液压系统出现大量的漏油现象时，将会降低整个液压设备的工作效率，同时会污染环境，因此，液压系统的漏油检测是保证液压设备正常稳定工作的一个重要环节。
3.传统人工检测方法存在较多的误检错检漏检现象，由于液压设备数量多、管路长以及工作环境恶劣等因素，可能会造成系统长期的泄漏，进而影响生产发展，大量油品的消耗会严重影响企业的经济效益，因此，如何快速准确地对液压系统的漏油现象进行自动检测是一个至关重要的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有方法不能快速准确地对液压系统的漏油现象进行自动检测的问题，本发明的目的在于提供一种液压系统漏油检测及判定方法，所采用的技术方案具体如下：本发明提供了一种液压系统漏油检测及判定方法，该方法包括以下步骤：获取待检测的液压油缸图像；根据所述液压油缸图像中各像素点的灰度值，构建高斯混合模型；根据所述液压油缸图像中各像素点与其邻域像素点的坐标，得到各像素点作为初始中心点的置信度；根据所述高斯混合模型和各像素点作为初始中心点的置信度，对待检测的液压油缸图像中的像素点进行聚类，得到多个类别；所述类别的个数等于高斯混合模型中单高斯模型的个数；对于任一类别：根据该类别中各边界像素点与其邻域像素点的坐标，计算该类别中各边界像素点与其邻域像素点的分布指标；根据所述各边界像素点与其邻域像素点的分布指标，得到该类别的边缘像素点；根据该类别的边缘像素点，得到该类别对应的油污连通域；根据各油污连通域中各像素点的灰度值，计算各油污连通域的漏油指标；根据各油污连通域的漏油指标和各油污连通域的面积，得到待检测的液压系统的漏油状况。
5.优选的，所述根据所述液压油缸图像中各像素点与其邻域像素点的坐标，得到各像素点作为初始中心点的置信度，包括：根据待检测的液压油缸图像中各像素点与其邻域像素点的坐标，计算各像素点的局部分布指标；根据所述各像素点的局部分布指标和各像素点的坐标，计算待检测的液压油缸图像中各像素点对应的距离指标；
根据所述局部分布指标和距离指标，计算各像素点作为初始中心点的置信度。
6.优选的，采用如下公式各像素点的局部分布指标，包括：其中，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的局部分布指标，为分布距离阈值，为第个像素点对应的目标像素点的数量，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的横坐标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的纵坐标，为第个像素点对应的第个目标像素点的横坐标，为与第个像素点对应的第个目标像素点的纵坐标；所述第个像素点对应的目标像素点为待检测的液压油缸图像中与第个像素点的欧氏距离小于分布距离阈值且与第个像素点灰度差值的绝对值小于灰度阈值的像素点。
7.优选的，采用如下公式计算待检测的液压油缸图像中各像素点对应的距离指标：其中，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的距离指标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的局部分布指标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的横坐标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的纵坐标，为待检测的液压油缸图像中像素点的数量。
8.优选的，所述根据各油污连通域的漏油指标和各油污连通域的面积，得到待检测的液压系统的漏油状况，包括：根据待检测的液压油缸图像中各油污连通域的漏油指标，计算待检测的液压油缸图像中油污连通域漏油指标的均值；根据待检测的液压油缸图像中各油污连通域的面积，计算待检测的液压油缸图像中油污连通域的面积之和；计算所述油污连通域漏油指标的均值与所述油污连通域的面积之和的乘积，将所述乘积作为待检测的液压系统的漏油指标；判断所述液压系统的漏油指标是否大于设定阈值，若大于，则判定待检测的液压系统出现漏油状况，若小于等于，则判定待检测的液压系统未出现漏油状况。
9.优选的，所述根据所述各边界像素点与其邻域像素点的分布指标，得到该类别的边缘像素点，包括：判断该类别的边界上各像素点与其邻域像素点的分布指标是否大于设定的判定阈值，若大于，则判定对应边界像素点为该类别真实的边缘像素点，若小于等于，则将对应边界像素点的邻域内梯度幅值最大的像素点作为该类别真实的边缘像素点。
10.优选的，所述根据该类别中各边界像素点与其邻域像素点的坐标，计算该类别中各边界像素点与其邻域像素点的分布指标，包括：对于该类别中的任一边界像素点：获取该像素点和该像素点的邻域内像素点的灰度值，将所述邻域内像素点中最大灰度值对应的像素点和最小灰度值对应的像素点去除，得到该像素点对应的邻域像素点的
集合；计算所述集合中像素点的灰度方差，将所述灰度方差作为该边界像素点与其邻域像素点的分布指标。
11.优选的，所述根据各油污连通域中各像素点的灰度值，计算各油污连通域的漏油指标，包括：获取待检测的液压油缸图像中非漏油区域各像素点的灰度值，根据所述非漏油区域各像素点的灰度值，计算非漏油区域像素点的灰度均值；对于任一油污连通域：根据该油污连通域中各像素点的灰度值，计算该油污连通域像素点的灰度均值；采用如下公式计算该油污连通域的漏油指标：其中，为该油污连通域的漏油指标，为该油污连通域像素点的灰度均值，为非漏油区域像素点的灰度均值，为常数。
12.本发明具有如下有益效果：本发明的目的是检测液压系统的漏油状况，因此首先根据待检测的液压油缸图像中各像素点的灰度值，构建高斯混合模型；根据液压油缸图像中各像素点与其邻域像素点的坐标，得到各像素点作为初始中心点的置信度；根据高斯混合模型和各像素点对应的置信度，对图像中的像素点进行聚类得到多个类别。考虑到对待检测的液压油缸图像中的像素点进行划分时，可能会存在过分割或欠分割现象，这种现象的存在会降低后续对液压系统漏油状况的检测精度，因此本发明对划分得到的各类别的边界像素点进一步进行准确划分，得到各油污连通域，以提高后续的检测精度。具体的，对于任一类别：根据该类别中各边界像素点与其邻域像素点的坐标，计算该类别中各边界像素点与其邻域像素点的分布指标；根据分布指标得到该类别的边缘像素点。然后根据各油污连通域中各像素点的灰度值和各油污连通域的面积，得到待检测的液压系统的漏油状况。该方法是一种应用电子设备进行识别的方法，利用生产领域人工智能系统完成对液压系统的漏油状况的检测。本发明提供的方法能够快速准确地检测液压系统的是否出现漏油状况，实现了自动化检测，提高了检测效率。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
14.图1为本发明所提供的一种液压系统漏油检测及判定方法的流程图。
具体实施方式
15.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种液压系统漏油检测及判定方法进行详细说明如下。
16.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。
17.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种液压系统漏油检测及判定方法的具体方案。
18.一种液压系统漏油检测及判定方法实施例现有方法存在不能快速准确地对液压系统的漏油现象进行自动检测的问题。为了解决上述问题，本实施例提出了一种液压系统漏油检测及判定方法，如图1所示，本实施例的一种液压系统漏油检测及判定方法包括以下步骤：步骤s1，获取待检测的液压油缸图像。
19.本实施例设置图像采集设备，用于采集液压系统的表面图像数据，其中，摄像头的拍摄范围能够覆盖待检测液压系统，本实施例以液压油缸为例，相机拍摄范围需保证完全覆盖待检测的油缸区域，以便对其进行全面检测。
20.获取液压系统图像数据之后，本实施例利用均值滤波算法对获取的图像进行滤波处理，以消除图像上的噪声数据，避免将噪点误认为漏油像素点，降低噪声对漏油精度的影响，同时，为降低金属表面光照反射等现象对漏油状况检测的影响，本实施例采用伽马变换对滤波后的图像进行增强处理，实现对表面亮度不均衡的处理，提高后续的检测精度。将增强后的图像记为待检测的液压油缸图像。均值滤波算法和伽马变换均为现有技术，此处不再具体赘述。
21.步骤s2，根据所述液压油缸图像中各像素点的灰度值，构建高斯混合模型；根据所述液压油缸图像中各像素点与其邻域像素点的坐标，得到各像素点作为初始中心点的置信度；根据所述高斯混合模型和各像素点作为初始中心点的置信度，对待检测的液压油缸图像中的像素点进行聚类，得到多个类别；所述类别的个数等于高斯混合模型中单高斯模型的个数。
22.本实施例主要是基于液压油缸图像对液压系统的漏油状况进行检测识别，本实施例中的液压油缸的表面为正常状况，即无其它缺陷的干扰，基于此本实施例对液压系统图像中的像素点进行检测识别，对液压油缸图像中的像素点进行划分，进而提取图像中的漏油区域，实现对液压系统漏油状况的自动检测。
23.本实施例首先基于待检测的液压油缸图像中像素点的灰度值，构建高斯混合模型，将高斯混合模型中所包含的单高斯模型的个数n记为待检测的液压油缸图像中像素点划分类别数，至此初步得到像素类别数n，作为待检测的液压油缸像素点类别划分的基准。
24.在得到待检测的液压油缸图像中像素点类别划分的类别之后，本实施例对待检测的液压油缸中图像中的像素点进行划分，以准确获取n个类别，为避免人为选取初始中心点的随机性，提高像素点划分的准确度，本实施例对初始中心点的选取进行设定，具体过程如下：本实施例首先计算待检测的液压油缸图像中的各像素点的局部分布指标，以表征对应像素点的局部分布状况，即：
其中，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的局部分布指标，为分布距离阈值，为第个像素点对应的目标像素点的数量，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的横坐标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的纵坐标，为第个像素点对应的第个目标像素点的横坐标，为与第个像素点对应的第个目标像素点的纵坐标。所述第个像素点对应的目标像素点为待检测的液压油缸图像中与第个像素点的欧氏距离小于且与第个像素点灰度差值的绝对值小于灰度阈值的像素点。在具体应用中，和的取值自行设定。采用上述方法得到待检测的液压油缸图像中所有像素点的局部分布指标。
25.接下来本实施例对待检测的液压油缸图像中各像素点的位置信息进行分析，结合各像素点的局部分布指标获取各像素点的距离指标，距离指标反映像素点的显著度，用于凸显各像素点作为初始中心点的特征信息，待检测的液压油缸图像中第个像素点的距离指标为：其中，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的距离指标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的局部分布指标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的横坐标，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的纵坐标，为待检测的液压油缸图像中像素点的数量。采用上述方法得到待检测的液压油缸图像中各像素点的距离指标，距离指标能够进一步突出各像素点的特征，以获取更加准确的初始中心点。
26.本实施例基于待检测的液压油缸图像中各像素点的局部分布指标和距离指标构建像素点选定置信度模型，用于计算各像素点作为初始中心点的置信度，所述选定置信度模型具体为：其中，为待检测的液压油缸图像中第个像素点作为初始中心点的置信度。
27.基于待检测的液压油缸图像中各像素点作为初始中心点的置信度得到置信度集合，即，其中，为待检测的液压油缸图像中第1个像素点的置信度，为待检测的液压油缸图像中第2个像素点的置信度，为待检测的液压油缸图像中第个像素点的置信度。将置信度集合中的数据按照从大到小的顺序进行排序，构建置信度序列，置信度序列中的元素按照从大到小的顺序进行排序。然后从置信度序列选出top-n个像素点作为初始中心点，本实施例利用k-means聚类算法将待检测的液压油缸图像中的像素点划分为n个类别，实现液压油缸图像中像素点的准确划分，避免人为选取初始中心点导致像素点划分精度不高的问题。
28.步骤s3，对于任一类别：根据该类别中各边界像素点与其邻域像素点的坐标，计算该类别中各边界像素点与其邻域像素点的分布指标；根据所述各边界像素点与其邻域像素点的分布指标，得到该类别的边缘像素点；根据该类别的边缘像素点，得到该类别对应的油污连通域。
29.在对待检测的液压油缸图像中的像素点划分之后，考虑到在进行像素点划分时并未考虑边界处的像素信息，在进行像素点划分时极易产生在边缘处被分割开或过分割等现
象，因此为提高像素点的划分精度，同时实现对液压系统漏油状况的准确检测，本实施例对划分之后的各类别进行分析，对于每个类别的边界像素点，对其进行进一步地分析，以检测其为边缘像素点的真实性，提高像素点划分的准确性。
30.对于任一类别：对于该类别的边界上的任一像素点：获取其n
×
n的邻域像素点，为避免邻域像素点中的最值对于边界像素点的判定的影响，本实施例去除邻域像素点中的灰度最大值以及最小值对应的像素点，将剩余像素点作为该像素点对应的邻域像素点的集合，n的取值根据具体情况进行设定。对于该像素点对应的邻域像素点的集合，本实施例基于像素点的灰度信息获取其邻域像素点集合的分布状况，即计算该像素点与其对应的邻域像素点的分布指标：其中，为该像素点与其对应的邻域像素点的分布指标，为该像素点对应的第v个邻域像素点的灰度值，为该像素点与其对应的邻域像素点的灰度均值。
31.分布指标越大，说明该像素点与其邻域像素点的分布越杂乱，邻域内的像素点的灰度变化越剧烈，灰度差异越大，也即以该像素点为中心的像素点集合内存在边缘像素点的可能性越高，本实施例根据分布指标对该类别中所有边界像素点进行判定，对分布指标进行归一化处理，使得归一化处理后的分布指标均处于[0,1]，设置判定阈值，判断各边界像素点对应的归一化之后的分布指标是否大于，若大于，则判定对应边界像素点为真实的边缘像素点，若小于等于，则判定对应边界像素点为虚假边缘像素点，即存在欠分割或过分割的现象。在具体应用中，的值自行进行设定。
[0032]
对于任一虚假的边缘像素点（即归一化后的分布指标小于等于判定阈值的边缘像素点）：对其邻域内的像素点进行分析，获取邻域内各像素点的梯度幅值，判断邻域内像素点的梯度幅值是否全为0，若不全为0，则将梯度幅值最大的像素点作为新的类别边缘像素点，若全为0，则增大邻域范围，令n=n+2，直至邻域内存在梯度幅值不为零的像素点为止，将梯度幅值最大的像素点作为新的类别边缘像素点，实现对边缘像素点的准确划分，以便对液压系统的漏油现象进行检测分析，提高后续的检测精度。
[0033]
至此，即可根据上述方法实现对待检测的液压油缸图像中的像素点的准确划分，得到待检测的液压油缸图像中各类别对应的油污连通域，避免像素点划分过程中的过分割以及欠分割现象的影响，提高后续漏油状况的检测精度。
[0034]
步骤s4，根据各油污连通域中各像素点的灰度值，计算各油污连通域的漏油指标；根据各油污连通域的漏油指标和各油污连通域的面积，得到待检测的液压系统的漏油状况。
[0035]
在步骤s3中得到待检测的液压油缸图像中各油污连通域，本实施例基于各油污连通域对液压系统的漏油状况进行判定，实现对漏油状况的自动检测。
[0036]
首先，获取各油污连通域的面积指标，将所有油污连通域的面积之和作为漏油区域的面积指标，用于对液压系统漏油状况的判定；获取非漏油区域所有像素点的灰度均值
；然后对于任一油污连通域：根据该油污连通域中像素点的灰度值得到该油污连通域像素点的灰度均值，根据该油污连通域像素点的灰度均值和非漏油区域所有像素点的灰度均值，计算该油污连通域的漏油指标，即，为该油污连通域中像素点的灰度均值，为该油污连通域的漏油指标，为常数。本实施例计算待检测的液压油缸图像中各油污连通域的漏油指标的均值，然后根据各油污连通域的漏油指标的均值和漏油区域的面积指标，计算待检测的液压系统的漏油指标，即，对待检测的液压系统的漏油指标进行归一化处理，使得归一化之后的值处于[0,1]，便于相关工作人员对液压系统的漏油现象进行直观判定，后续提到的液压系统的漏油指标均为归一化处理后的漏油指标。
[0037]
获取待检测的液压系统的漏油指标之后，本实施例基于此对液压系统的漏油状况进行判定，为实现对液压系统漏油的自动检测判定，本实施例设置漏油指标阈值，当待检测的液压系统的漏油指标大于漏油指标阈值时，判定该液压系统出现漏油状况，系统将作出相应的提示，提醒工作人员对该液压系统进行检测维修，保证该液压系统的工作效率，避免使用过程中存在安全隐患；当待检测的液压系统的漏油指标小于等于漏油指标阈值时，判定该液压系统的漏油现象在可容许范围内，不会对液压系统及设备的工作运行产生影响。在具体应用中，的值根据具体情况进行设定。
[0038]
本实施例的目的是检测液压系统的漏油状况，因此首先根据待检测的液压油缸图像中各像素点的灰度值，构建高斯混合模型；根据液压油缸图像中各像素点与其邻域像素点的坐标，得到各像素点作为初始中心点的置信度；根据高斯混合模型和各像素点对应的置信度，对图像中的像素点进行聚类得到多个类别。考虑到对待检测的液压油缸图像中的像素点进行划分时，可能会存在过分割或欠分割现象，这种现象的存在会降低后续对液压系统漏油状况的检测精度，因此本实施例对划分得到的各类别的边界像素点进一步进行准确划分，得到各油污连通域，以提高后续的检测精度。具体的，对于任一类别：根据该类别中各边界像素点与其邻域像素点的坐标，计算该类别中各边界像素点与其邻域像素点的分布指标；根据分布指标得到该类别的边缘像素点。然后根据各油污连通域中各像素点的灰度值和各油污连通域的面积，得到待检测的液压系统的漏油状况。该方法是一种应用电子设备进行识别的方法，利用生产领域人工智能系统完成对液压系统的漏油状况的检测。本实施例提供的方法能够快速准确地检测液压系统的是否出现漏油状况，实现了自动化检测，提高了检测效率。
[0039]
需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。