一种钛金属板材缺陷图像分类方法与流程

本发明一般地涉及图像处理领域。更具体地，本发明涉及一种钛金属板材缺陷图像分类方法。

背景技术：

1、钛金属板材具有优异的耐腐蚀性能、密度小、比强度高、高温性能好等一系列优点，是新兴的结构材料和功能材料，目前广泛应用在航空航天、石油化工、造船、汽车、医药等部门。在板材需求量显著提高的同时，其质量也越来越受到人们的重视。在板材生产过程中由于轧制设备和轧制工艺等原因，或者在运输和存储过程中，板材表面会形成裂纹缺陷，这样既不美观也影响板材寿命和性能。

2、现有技术中通过阈值分割和边缘检测等技术分析钛金属表面裂纹缺陷，它们的抗干扰能力较差，比如钛金属板材表面会有一些加工痕迹或者一些小的划痕，从而得到的裂纹检测结果较差。

技术实现思路

1、为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出基于图像处理的钛板表面缺陷检测方法。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、一种钛金属板材缺陷图像分类方法，包括以下步骤：获取钛金属板材表面的灰度图；计算所述灰度图中每个像素点的梯度值，获得梯度图；基于预设的聚类算法对所述梯度值聚类，获得预设个数的聚类簇，将每个所述聚类簇中所述梯度值最大的像素点作为初始点；基于所述梯度值和获得的梯度值变化率计算所述梯度图中被标记像素点为边缘点的第一可能性；保留大于预设第一可能性阈值的所述第一可能性的像素点构建第一区域；基于预设阈值分割算法对所述灰度图分割获得第二区域；计算目标像素点到所述第一区域的第一距离和目标像素点到所述第二区域的第二距离；基于所述第一距离、所述第二距离和获得的第三距离计算目标像素点是最终边缘点的第二可能性，遍历所述灰度图中所有像素点，获得裂纹区域，计算最优第二可能性阈值，以保证所述裂纹区域的完整性；通过裂纹区域面积和所述灰度图面积的比值，比较所述比值和预设裂纹面积占比阈值对钛金属板材进行等级分类，对不同等级的钛金属板材进行分类处理；获得所述第一可能性包括步骤：以所述初始点为中心，依次计算所述初始点的8邻域中像素点的所述梯度值和所述初始点的所述梯度值的差值，将所述差值作为对应像素点的梯度值变化率；所述梯度值变化率最小的像素点为所述被标记像素点，将所述被标记像素点作为所述初始点的扩张点进行扩张；遍历所有初始点，响应于同一像素点被标记两次，停止所有所述初始点的扩张；计算每个被标记像素点的第一可能性，所述第一可能性满足关系式：

3、

4、其中，表示第个被标记像素点的第一可能性，表示第个被标记像素点的梯度值，表示被标记像素点的梯度值变化率。

5、获得所述第二可能性包括步骤：计算目标像素点到所述第一区域的最短距离记为第一距离，计算目标像素点到所述第二区域的最短距离记为第二距离；获取第一像素点和第二像素点，所述第一像素点为所述第一距离和所述第一区域的交点，所述第二像素点为所述第二距离和所述第二区域的交点；计算所述第一像素点和所述第二像素点之间的最短距离记为第三距离；基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离计算目标像素点的第二可能性，所述第二可能性满足关系式：

6、

7、其中，表示第个像素点的第二可能性，表示第一距离，表示第二距离，表示第三距离。

8、所述计算最优第二可能性阈值包括步骤：由于所述第二可能性为归一化后的值，值域为，对于所述第二可能性阈值的初始取值范围也为；通过预设遍历幅度从大到小依次遍历所述第二可能性阈值的取值范围；在遍历过程中，获得的裂纹区域存在从少到多的情况；基于zhang-suen算法提取裂纹区域的骨架线，获得骨架线连通域区域；计算骨架线上目标骨架点的8邻域中环绕骨架点的个数，遍历骨架线上所有目标骨架点，响应于所有目标骨架点的环绕骨架点个数不小于2，即骨架线封闭；响应于骨架线不封闭，继续遍历所述第二可能性阈值的取值范围，直至骨架线封闭，遍历结束；骨架线从不封闭到封闭时的第二可能性阈值为最优第二可能性阈值。

9、在一个实施例中，所述获得第二区域包括步骤：计算构建所述第一区域边缘的所有像素点的灰度值均值；将所述灰度值均值作为所述预设阈值分割算法的区域阈值，对所述灰度图分割；所述灰度图中像素点大于所述区域阈值的为背景点，所述灰度图中像素点小于所述区域阈值的为所述第二区域中的点，从而获得所述第二区域。

10、在一个实施例中，所述对钛金属板材进行等级分类包括步骤：比较所述比值与预设裂纹面积占比阈值，将钛金属板材分为小裂纹板材和大裂纹板材；响应于所述比值不大于预设裂纹面积占比阈值，钛金属板材为小裂纹板材；响应于所述比值大于预设裂纹面积占比阈值，钛金属板材为大裂纹板材。

11、本发明具有以下技术效果：

12、本发明相对于现有技术提高了检测结果的抗干扰性，并基于通过梯度值获得的第一区域和通过灰度值获得的第二区域，结合分析得到准确且完整的裂纹区域，计算得到裂纹面积也更加精准，提高了后续进行裂纹面积分类结果的准确性。

技术特征：

1.一种钛金属板材缺陷图像分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钛金属板材缺陷图像分类方法，其特征在于，所述获得第二区域（302）包括步骤：

3.根据权利要求1所述的一种钛金属板材缺陷图像分类方法，其特征在于，所述对钛金属板材进行等级分类包括步骤：

技术总结
本发明涉及图像处理领域，更具体地，本发明涉及一种钛金属板材缺陷图像分类方法。所述方法包括：获取钛金属板材表面的灰度图，计算灰度图中每个像素点的梯度值，获得梯度图；获取初始点，基于初始点计算第一可能性，并构建第一区域；计算目标像素点是最终边缘点的第二可能性，获得裂纹区域，计算最优第二可能性阈值，以保证裂纹区域的完整性；通过裂纹区域面积和灰度图面积的比值，比较比值和预设裂纹面积占比阈值对钛金属板材进行等级分类，对不同等级的钛金属板材进行分类处理。通过本发明的技术方案，能够提高裂纹区域的检测的抗干扰性，提高裂纹区域计算及分类的精度。

技术研发人员：赵继超
受保护的技术使用者：宝鸡百润万德钛业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31