X射线图像的保险丝断丝检测方法与流程

x射线图像的保险丝断丝检测方法
技术领域
1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种x射线图像的保险丝断丝检测方法。


背景技术：

2.保险丝被广泛应用于电力、智能电子设备等行业。因为保险丝起到保护电路的作用，若在生产中未能检测出产品缺陷问题，就会无法起到保护作用甚至会有更大的负面影响，常见的玻璃管保险丝缺陷有无熔体、断丝、多丝等。另外，由于玻璃管保险丝（或称管状熔断器）大多数是处于封装状态，普通的光学仪器难以准确检测保险丝内部构造缺陷，当保险丝的熔断缺陷较为明显时，可以直接通过图像检测是否发生断裂，但当保险丝内部存在缺陷导致保险丝不合格时，无法直接通过表观图像进行检测，因此需要通过无损探伤检测保险丝，通常使用基于x射线的检测设备。
3.在保险丝生产过程中使用基于x射线的检测设备通过实时呈现的图像来发现壳体内的熔丝是否存在缺陷，从而判断ng产品；另外对保险丝的检测所使用的常规方法是通过图像分割获得区域中目标物的部分，并对目标物进行相关特征参数的计算提取，该方法在对保险丝进行断丝检测时，当因为玻璃管保险丝的旋转引起的拍摄角度的问题，会出现在图像中看似未断开而使得增大了产品误检率，准确性不高。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种x射线图像的保险丝断丝检测方法，所采用的技术方案具体如下：本发明一个实施例提供了一种x射线图像的保险丝断丝检测方法，该方法包括以下步骤：利用x射线相机采集待检测玻璃管保险丝的目标图像，提取所述目标图像中的熔丝部分；通过链码搜索获取熔丝部分的变化方向以及对应的链码序列，利用最小二乘法获取所述链码序列的周期拟合函数，基于所述链码序列和所述周期拟合函数之间的差异获取第一离散距离；根据所述变化方向获取灰度变化序列；获取熔丝部分在所述变化方向上的灰度游程矩阵，进而获取灰度变化曲线，并对所述灰度变化曲线进行周期函数拟合，获取灰度周期拟合函数，基于所述灰度变化序列和所述灰度周期拟合函数之间的差异获取第二离散距离；根据熔丝部分的面积获取熔丝的矩形度，再结合所述第一离散距离和所述第二离散距离获取断丝检测指数，当所述断丝检测指数大于预设阈值时，出现保险丝断丝。
5.优选的，所述熔丝部分的提取方法为：获取所述目标图像的灰度图像，对所述灰度图像进行图像分割提取所述熔丝部分。
6.优选的，所述通过链码搜索获取熔丝部分的变化方向以及对应的链码序列，包括：对所述熔丝部分进行形态学细化，得到细化熔丝图像，以细化熔丝图像中左下角的像素点作为起始点利用链码进行搜索，得到所述链码序列以及熔丝的变化方向。
7.优选的，所述第一离散距离的获取方法为：计算所述链码序列和所述周期拟合函数对应自变量下的差值绝对值，自变量的所有取值对应的差值绝对值的和为所述第一离散距离。
8.优选的，所述矩形度的获取方法为：获取熔丝部分的最小外接矩形，计算熔丝部分面积和所述最小外接矩形的面积之间的比值作为所述矩形度。
9.本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明利用边缘检测、线性灰度化、图像分割提取到熔丝部分，根据链码编码结合灰度游程矩阵获取的熔丝部分的方向变化和灰度变化特征对其进行了细致的综合分析解决了因为拍摄角度问题出现的缺陷不明显而较难检测的问题，大大降低了产品的误检率。
附图说明
10.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。
11.图1为本发明一个实施例提供的一种x射线图像的保险丝断丝检测方法的步骤流程图；图2为8-邻接链码示意图；图3为链码序列示意图。
具体实施方式
12.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x射线图像的保险丝断丝检测方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
13.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。
14.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种x射线图像的保险丝断丝检测方法的具体方案。
15.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种x射线图像的保险丝断丝检测方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：步骤s001，利用x射线相机采集待检测玻璃管保险丝的目标图像，提取目标图像中的熔丝部分。
16.具体的步骤包括：
利用x射线相机采集待检测玻璃管保险丝的图像作为目标图像，获取目标图像的灰度图像，对灰度图像进行图像分割提取熔丝部分。
17.对所获取的目标图像进行包括图像的去噪滤波、图像的灰度增强的图像预处理操作，得到结果图像，并进行结果图像分割获得二值图像。
18.玻璃管保险丝的中间部分灰度值较高，而上下金属帽部分在图像中灰度值偏低，利用边缘检测获取图像中待检测玻璃管保险丝的位置和分布方向，对玻璃管保险丝的中间部分及上下两端的金属帽部分分别进行线性灰度化、图像分割操作，以获取其中的熔丝部分。
19.步骤s002，通过链码搜索获取熔丝部分的变化方向以及对应的链码序列，利用最小二乘法获取链码序列的周期拟合函数，基于链码序列和周期拟合函数之间的差异获取第一离散距离。
20.玻璃管保险丝其内的熔丝部分是一种类似弹簧的螺旋柱状立体，在x射线相机获取的图像中熔丝在变化方向和灰度分布上存在周期变化，根据这种周期变化的特征可以利用链码编码获取角度变化信息以指引灰度游程矩阵的步进，并对所获取的灰度信息以及所游程的长度等特征具体分析以检测断丝缺陷。
21.具体的步骤包括：灰度游程矩阵是一个可以获取目标图像中纹理信息的计数矩阵，其计算方向角度单一不变，一般选择的角度有0
°
、45
°
、90、135
°
等，故为了在利用灰度游程矩阵在检测熔丝时能够顺应熔丝的分布方向获得灰度变化特征时，首先需要利用链码编码链码来对其进行导向，其中链码编码是一种用于表示由顺序连接的具有指定长度和方向的直线段组成的边界线，该表示方法是基于线段的4方向或8方向连接，每一段的方向使用数字编号的方法进行编码。
22.对熔丝部分进行形态学细化，得到细化熔丝图像，以细化熔丝图像中左下角的像素点作为起始点利用链码进行搜索，得到链码序列以及熔丝的变化方向。
23.由于熔丝的变化方向不止上下左右四个方向，为了避免丢失信息，在本发明实施例中采用8方向连接的8-邻接链码，8-邻接链码如图2所示，利用8-链码可以获得待检测连续像素点之间的分布方向信息，即链码序列，如图3所示为链码序列示意图。
24.对玻璃管保险丝图像中所获得的熔丝部分利用形态学进行细化操作，使该种具有一定面积的区域以一条曲线来代表它，方便用8-链码编码获得其方向变化情况，得到该部分细化后的图像。
25.以左下角的像素点为8-链码的搜索起始点，对熔丝部分的图像进行8-链码搜索，获得对应的链码序列，并记录像素点位置信息。
26.链码序列的表达式为：
其中，为该式的统计计算条件，表示该式是对属于熔丝部分的像素点进行计算；为图像中像素点的位置，即第行、第列；符号表示对图像中的细化后熔丝部分的所进行的链码搜索；表示所得链码序列中各项的序数，也是对应曲线的横向坐标轴。
27.需要说明的是，值域为。
28.该式通过链码计算获取了图像中熔丝部分的像素点分布方向的变化信息，可以为后续的灰度游程矩阵提供方向转变的指引。
29.由于熔丝的螺旋的几何特点，其对应的图像以及相关特征曲线具有周期性，故利用最小二乘法对上述中所获得的曲线进行周期函数拟合，得到的周期拟合函数为：其中，参数、、、、为待求参数，通过曲线拟合获得具体数值；对应离散曲线的，是该周期函数的横向坐标轴。
30.计算链码序列和周期拟合函数对应自变量下的差值绝对值，自变量的所有取值对应的差值绝对值的和为第一离散距离。
31.第一离散距离的计算公式为：其中，表示第一离散距离，表示链码序列；表示链码序列对应的周期拟合函数；表示在函数中所对应像素点的序数。
32.该式对由离散点组成的链码序列进行周期函数拟合，然后计算了与两曲线中各点之间的差异性。周期函数曲线在拟合时更在乎整体和绝大多数的拟合特点，即获取到的曲线是按照整体的周期变化而本该有的变化规律，该式利用了拟合曲线的这一理论性与实际曲线之间差异，得到实际曲线中局部不符合理论规律变化的少部分点，即在熔丝中发生偏离不正常的点。
33.步骤s003，根据变化方向获取灰度变化序列；获取熔丝部分在变化方向上的灰度游程矩阵，进而获取灰度变化曲线，并对灰度变化曲线进行周期函数拟合，获取灰度周期拟合函数，基于灰度变化序列和灰度周期拟合函数之间的差异获取第二离散距离。
34.具体的步骤包括：记灰度游程矩阵为，其中区间为在熔丝部分图像中的灰度
区间，其所有取值为图像中的灰度级数，表示在该区间内灰度游程矩阵所游走的长度，也就是在该部分中有个连续的在灰度值在区间的像素点出现，表示计算的方向。
35.结合8-链码编码所获得的像素点位置变化的方向信息计算获取灰度变化序列，并记录游走时各像素点灰度值，得到灰度变化序列：其中，为图像中该像素点的位置，即第行、第列；符号表示在图像中的细化后熔丝部分的灰度游程矩阵计算；表示灰度游程矩阵所游走的序数。
36.为对式中参数的补充，该补充使得灰度游程矩阵在图像中统计计算时的角度不再单一固定，而是随着链码序列所指向的方向进行游走，即：时，即0
°
；时，即45
°
；时，即90
°
；时，即135
°
；时，即180
°
；时，即225
°
；时，即270
°
；时，即315
°
。
37.根据上述链码数值所对应的角度，可得到对灰度游程矩阵的方向引导。通过上述方法统计获得熔丝的灰度变化曲线，根据该曲线分析其周期变化并计算其中的非周期点。
38.同样的，利用最小二乘法对获得的灰度变化曲线进行周期函数拟合，获取灰度周期拟合曲线：式中，参数、、、、为待求参数，通过曲线拟合获得具体数值；对应灰度变化曲线的，是该周期函数的横向坐标轴。
39.基于灰度变化序列和灰度周期拟合函数之间的差异获取第二离散距离：其中，表示第二离散距离，为灰度变化序列；为灰度变化曲线对应的灰度周期拟合曲线；为在曲线中所对应像素点的序数。
40.与计算第一离散距离同理，第二离散距离的公式反映了拟合获取的理论曲线与实
际中离散点组成的变化曲线之间存在的差异性，计算了与两曲线中各点之间的差异大小。
41.步骤s004，根据熔丝部分的面积获取熔丝的矩形度，再结合第一离散距离和第二离散距离获取断丝检测指数，当断丝检测指数大于预设阈值时，出现保险丝断丝。
42.具体的步骤包括：获取熔丝部分的最小外接矩形，计算熔丝部分面积和最小外接矩形的面积之间的比值作为矩形度。
43.计算熔丝矩形度：式中，为对图像中熔丝部分闭运算后消除熔丝中的狭小的空白区域的面积大小；为熔丝的最小外接矩形面积。
44.该式所计算的矩形度反映了图像中熔丝部分的外形特征，即反映其外形轮廓是否发生了过多的弯曲变形，当发生变形时，矩形度会降低，保险丝可能发生了一定的错位产生了断丝缺陷；反之，可能没有，需要结合以上所得特征进行以下的综合分析。
45.根据上述中由链码变化和灰度变化特征所获第一离散距离、第二离散距离以及矩形度可对x射线下的玻璃管保险丝的断丝情况进行检测，则有断丝检测指数：该式所得断丝检测指数反映了图像中保险丝的断丝情况，当时认定该玻璃管保险丝中的熔丝发生了断丝情况，即在本发明实施例中预设阈值为0.63。
46.综上所述，本发明实施例利用x射线相机采集待检测玻璃管保险丝的目标图像，提取目标图像中的熔丝部分；通过链码搜索获取熔丝部分的变化方向以及对应的链码序列，利用最小二乘法获取链码序列的周期拟合函数，基于链码序列和周期拟合函数之间的差异获取第一离散距离；根据变化方向获取灰度变化序列；获取熔丝部分在变化方向上的灰度游程矩阵，进而获取灰度变化曲线，并对灰度变化曲线进行周期函数拟合，获取灰度周期拟合函数，基于灰度变化序列和灰度周期拟合函数之间的差异获取第二离散距离；根据熔丝部分的面积获取熔丝的矩形度，再结合第一离散距离和第二离散距离获取断丝检测指数，当断丝检测指数大于预设阈值时，出现保险丝断丝。本发明实施例解决了因为拍摄角度问题出现的缺陷不明显而较难检测的问题，大大降低了产品的误检率。
47.需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
48.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
49.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，均应包含在本技术的保护范围之内。