一种焊接缺陷特征参数提取方法与流程

技术特征：

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-w0

③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；

(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×k²

c、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×k

d、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形；当圆形度R越趋近于0，则焊接缺陷形状越接近于长条形。

2.根据权利要求1所述的焊接缺陷特征参数提取方法，其特征在于，步骤(2)所述的中值滤波的方法，具体内容是，针对图像的每个非边缘像素点，以该像素点为中心，对其一个正方形窗口范围内所有像素点的灰度值排序，取排序后灰度值的中值作为该像素点新的灰度值。

3.根据权利要求1所述的焊接缺陷特征参数提取方法，其特征在于，步骤(2)所述的模糊增强法，其步骤如下：

I、整幅图像有m×n个像素点，将该幅具有l个灰度级的焊缝图像X，变换成一个模糊矩阵I，记为：

式中：uij表示坐标为(i,j)的像素点的隶属度

隶属度函数umn满足：

uij＝xij/(l-1)

式中：xij表示坐标为(i,j)的像素点的灰度值；

II、利用下列公式对图像进行1次模糊增强处理，

III、根据需要进行多次模糊增强处理，

式中：r表示r次模糊增强处理，

经过r次模糊增强处理后，形成新的图像灰度值隶属度矩阵，

IV、对图像灰度值隶属度矩阵I^r进行逆变换，从而得到经过模糊增强后的焊缝图像X′的灰度值矩阵为：

。

4.根据权利要求2所述的焊接缺陷特征参数提取方法，其特征在于，所述正方形窗口为3×3或5×5方形模板。

5.根据权利要求2或4所述的焊接缺陷特征参数提取方法，其特征在于，所述正方形窗口优选为3×3方形模板。