[发明专利]一种焊接图像分割方法

说明书

本发明公开了一种焊接图像在线分割方法。所述焊接图像分割方法的步骤为：获取焊接图像；对图像进行预处理；确定最佳分割阈值；根据最佳分割阈值二值化焊接图像；输出焊接图像分割结果。该发明主要解决由于受弧光、飞溅等干扰的焊接图像分割的问题，在考虑类间方差和类内方差对图像分割效果影响的基础上，用方差信息代替均值信息，使分割得到的目标区域更加完整、细节更加清晰，同时有效地降低运算时间，提高了运行效率，可很好地应用于焊接图像的分割，为在线提取焊接缺陷特征和焊接质量分析提供依据。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别涉及图像分割，具体的说，是涉及一种焊接图像分割方法。该方法是以从整幅焊接图像中分割出焊缝图像，可用在焊接质量在线检测技术领域中。

背景技术

焊接在现代工业生产中有着广泛的应用，尤其是在建筑业、造船业等领域是一项非常重要的工艺。有关数据统计，在金属制造业中，焊接已经成为继装配、加工后的第三大工艺。以前人们对于焊接产品质量的评判全是依靠人眼识别，这需要浪费大量的人力和财力，降低了生产效率，也难以保证焊接产品的质量。随着时代的发展，人们对焊接工艺提出了更高的要求，既要求焊接效率高，又要求焊接质量好，传统依靠人工识别焊接质量的方法已经无法满足现代生产的要求了。这就促使焊接生产向着具有视觉的智能焊接机器人及焊接自动化方向发展。图像处理在这些基于视觉传感的系统中起着十分关键的作用。焊接图像处理的最终目标就是提取出焊接部位的有用信息，如焊缝、熔池以及焊接缺陷的几何尺寸和位置信息，以便用于焊缝跟踪、熔池信息的实时控制、焊接缺陷的检测和焊接质量分析。图像处理一般都包含图像预处理、图像分割和特征提取与分析几大部分，而图像分割是图像处理的重要一环。图像分割方法的好坏，直接影响到焊接质量的分析和实时控制。

图像分割就是根据不同区域在某些特征方面的差异，把人们感兴趣的区域从背景中分离出来。图像分割的应用现在变得非常广泛，但是它的发展却是很慢，被认为是计算机视觉发展的一个瓶颈。迄今为止，难以找到一种分割方法适用于所有的图像，也难以找到一类图像所有的分割方法都适用于它。近年来，随着科研人员的努力，原有的图像分割方法得到了不断地改进，提出了许多新的分割方法，主要有阈值法、边缘检测法、区域法、聚类法等等。

在众多的图像分割方法中，日本学者N.Otsu于1979年提出的一种最大类间方差法(简称Otsu)被认为是图像分割的最优方法之一。但是焊接图像由于受到电弧光、飞溅等的影响，图像部分细节变得模糊，图像对比度降低，采用传统的图像分割方法分割存在计算量大、运行时间长、图像细节缺失等缺点，传统的方法已经不再适用于焊接图像的分割。

发明内容

本发明的目的在于解决目前焊接图像分割方面存在的难题，提出一种焊接图像分割方法，该方法既能提高图像阈值分割的速度，又能提高图像的精确度，可很好地应用于焊接图像的分割。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种焊接图像分割方法，包括如下步骤：

1.获取图像：整个系统以工业计算机作为主控制器，通过嵌入的图像采集卡实现焊接图像的采集。将安装在支架上的工业相机，通过人工调节，使工业相机正对着被测焊接部位，采用工控机触发图像采集卡，从而获取焊缝的图像。

2.对图像进行预处理：包括滤波和增强两个部分。为抑制噪声影响，将工业相机采集到的原始图像进行平滑滤波和图像对比度增强处理，消除噪声干扰点，使图像对比度明显、图像细节变得清晰。

其中所述的滤波，其方法是，对图像从上到下，从左到右以3×3的方形窗口进行扫描，对每个窗口内像素，其灰度值用该窗口内所有像素的灰度值的中值替换。

所述的图像对比度增强的处理方法，其步骤如下：

1)整幅图像有m×n个像素点，将该幅具有L个灰度级的焊缝缺陷图像X，变换成一个模糊矩阵为：