一种基于图像处理的伴热电缆检测方法及系统与流程

本发明涉及图像处理，具体涉及一种基于图像处理的伴热电缆检测方法及系统。

背景技术：

1、伴热电缆是一种用于保持管道、容器、设备等物体温度的电热设备。这种电缆通常是柔软的，并且可以沿着管道或设备表面安装，以防止管道或设备在低温环境下出现冻结，进而损坏管道或设备。伴热电缆主要由两部分组成：加热元件和绝缘外皮。加热元件通常由导电材料构成，当电流通过时会产生热量，从而升高管道或设备的温度。而伴热电缆绝缘皮的质量则是影响其整体质量和使用寿命的原因之一，合格的伴热电缆表面绝缘皮通常较为光滑且质地均匀以起到保护内部元件作用。

2、在对伴热电缆表面绝缘皮进行检测时，由于其表面具有一定的弧度使得缺陷和正常区域的特征接近，使得利用分水岭算法对伴热电缆表面绝缘皮进行缺陷检测时，分水岭分割算法的种子点位置难以确定，进而影响缺陷检测的结果。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种基于图像处理的伴热电缆检测方法及系统。

2、本发明的一种基于图像处理的伴热电缆检测方法及系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种基于图像处理的伴热电缆检测方法，该方法包括以下步骤：

4、获取伴热电缆的表面灰度图像，所述伴热电缆的表面灰度图像中包含伴热电缆，且伴热电缆在表面灰度图像中处于水平状态；

5、根据表面灰度图像中的伴热电缆，获取表面灰度图像中伴热电缆的若干像素点序列，根据像素点序列中相邻像素点的灰度值差异，得到每个像素点序列的灰度变化程度，根据像素点序列的灰度变化程度进行聚类得到若干类簇，所述类簇包含若干像素点序列的灰度变化程度，根据每个类簇中像素点序列的灰度变化程度得到每个类簇对应的像素点序列存在缺陷的可能程度，对每个类簇对应的像素点序列存在缺陷的可能程度进行阈值判断，得到若干缺陷像素点序列；

6、根据连续缺陷像素点序列在表面灰度图像构成的区域，得到若干初始缺陷区域，根据初始缺陷区域中像素点的梯度方向得到每个初始缺陷区域中每个像素点的梯度正向范围和梯度反向范围，根据初始缺陷区域中每个像素点的梯度幅值，以及梯度正向范围和梯度反向范围中每个像素点的灰度值，得到每个初始缺陷区域中每个像素点属于缺陷像素点的可能程度，根据初始缺陷区域中每个像素点属于缺陷像素点的可能程度，得到表面灰度图像中可能为缺陷的若干像素点；

7、根据表面灰度图像中可能为缺陷的像素点，得到表面灰度图像进行分水岭分割的种子点，根据种子点通过分水岭分割得到表面灰度图像的缺陷分割结果图。

8、进一步地，所述获取表面灰度图像中伴热电缆的若干像素点序列的具体方法如下：

9、利用霍夫直线检测算法对表面灰度图像进行直线检测，得到伴热电缆的两条边缘，将两条边缘中任意一条边缘记为第一边缘，将两条边缘中除第一边缘外另外一条边缘记为第二边缘，按照从左到右的顺序，将第一边缘的第一个像素点和第二边缘的第一个像素点之间的像素点构成的序列，记为第一像素点序列，将第一边缘的第二个像素点和第二边缘的第二个像素点之间的像素点构成的序列，记为第二像素点序列，以此类推，得到表面灰度图像中伴热电缆的若干像素点序列。

10、进一步地，所述根据像素点序列中相邻像素点的灰度值差异，得到每个像素点序列的灰度变化程度，包括的具体步骤如下：

11、

12、式中，为任意一个像素点序列的灰度变化程度，为该像素点序列中像素点的最大灰度值，为该像素点序列中像素点的最小灰度值，为该像素点序列中第i个像素点的灰度值，为该像素点序列中第i+1个像素点的灰度值，为该像素点序列中像素点的个数，为取绝对值，表示该像素点序列中第i个与第i+1个像素点的灰度值差异。

13、进一步地，所述根据像素点序列的灰度变化程度进行聚类得到若干类簇，包括的具体步骤如下：

14、利用k-means聚类算法对所有像素点序列的灰度变化程度进行聚类，距离度量采用灰度变化程度之间的差值绝对值，得到若干类簇。

15、进一步地，所述根据每个类簇中像素点序列的灰度变化程度得到每个类簇对应的像素点序列存在缺陷的可能程度，包括的具体步骤如下：

16、式中，为第s个类簇中所有像素点序列的平均灰度变化程度，为第s个类簇中第u个像素点序列的灰度变化程度，为第s个类簇中像素点序列的灰度变化程度的个数，为第s个类簇的像素点序列存在缺陷的初始可能程度，为取绝对值；获取所有类簇的像素点序列存在缺陷的初始可能程度，对所有初始可能程度进行线性归一化，得到的结果作为每个类簇的像素点序列存在缺陷的可能程度。

17、进一步地，所述根据初始缺陷区域中像素点的梯度方向得到每个初始缺陷区域中每个像素点的梯度正向范围和梯度反向范围，包括的具体步骤如下：

18、对于任意一个初始缺陷区域中任意一个像素点的梯度方向，记为该像素点的梯度正方向，与梯度正方向相反的方向，记为该像素点的梯度反方向；沿该像素点的梯度正方向的th1个像素点构成的范围，记为该像素点的梯度正向范围，沿该像素点的梯度反方向的th1个像素点构成的范围，记为该像素点的梯度反向范围，th1为预设第一数值。

19、进一步地，所述根据初始缺陷区域中每个像素点的梯度幅值，以及梯度正向范围和梯度反向范围中每个像素点的灰度值，得到每个初始缺陷区域中每个像素点属于缺陷像素点的可能程度，包括的具体步骤如下：

20、

21、式中，为第z个初始缺陷区域中第j个像素点的梯度正向范围中第a个像素点的灰度值，1为梯度正向范围中像素点的个数，为第z个初始缺陷区域中第j个像素点的梯度反向范围中第c个像素点的灰度值，2为梯度反向范围中像素点的个数，为第z个初始缺陷区域中和第j个像素点的梯度幅值相同的像素点个数，为第z个初始缺陷区域中第j个像素点的梯度幅值，为第z个初始缺陷区域中第j个像素点属于缺陷像素点的可能程度，为取绝对值。

22、进一步地，所述根据初始缺陷区域中每个像素点属于缺陷像素点的可能程度，得到表面灰度图像中可能为缺陷的若干像素点，包括的具体步骤如下：

23、将任意一个初始缺陷区域记为目标缺陷区域，将目标缺陷区域中所有像素点属于缺陷像素点的可能程度，按照从小到大的顺序进行排列，得到一个序列，记为目标序列；

24、

25、式中，为目标序列中第f个可能程度，为目标序列中第f+1个可能程度，为目标序列中第f个可能程度和第f个可能程度左侧的所有可能程度的均值，为目标序列中第f个可能程度右侧的所有可能程度的均值，为取绝对值，为目标序列中第f个可能程度作为目标序列的分割点的可能程度；

26、将最大值对应的可能程度作为目标序列的分割点，将目标序列中分割点右侧的所有可能程度对应的若干像素点，作为目标缺陷区域的可能缺陷像素点，获取所有初始缺陷区域的所有可能缺陷像素点并在表面灰度图像中进行标记，得到表面灰度图像中可能为缺陷的若干像素点。

27、进一步地，所述根据表面灰度图像中可能为缺陷的像素点，得到表面灰度图像进行分水岭分割的种子点，根据种子点通过分水岭分割得到表面灰度图像的缺陷分割结果图，包括的具体步骤如下：

28、对表面灰度图像中可能为缺陷的所有像素点利用dbscan算法进行聚类，距离度量采用像素点之间的欧式距离，得到若干类簇，将每个类簇中灰度值最小的像素点作为表面灰度图像进行分水岭分割的种子点，根据种子点对表面灰度图像进行分水岭分割，得到的分割结果作为表面灰度图像的缺陷分割结果图。

29、本发明还提出了一种基于图像处理的伴热电缆检测系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现前述所述方法的步骤。

30、本发明的技术方案的有益效果是：在对伴热电缆的表面进行缺陷检测时，由于其表面具有一定的弧度使得缺陷和正常区域的特征接近，通过霍夫直线检测对伴热电缆的表面灰度图进行直线检测，得到两条边缘，然后对两条边缘中的像素点序列进行分析得到像素点序列的灰度变化程度，进而得到若干缺陷像素点序列构成的若干初始缺陷区域，初始缺陷区域中包含缺陷，但缺陷的具体的位置仍无法确定，根据初始缺陷区域中每个像素点的梯度正向范围和梯度反向范围中每个像素点的灰度值，得到每个初始缺陷区域中每个像素点属于缺陷像素点的可能程度，进而得到表面灰度图像中可能为缺陷的若干像素点，而后根据可能为缺陷的若干像素点得到分水岭分割的种子点，最终完成缺陷检测得到缺陷分割结果图，达到了将缺陷准确的分割出来的有益效果。