[发明专利]一种基于单目相机的金属材料锈蚀面积检测方法

权利要求书

1.一种基于单目相机的金属材料锈蚀面积检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过图像采集设备获取金属材料的全部表面图像，并传输进入计算机；

步骤2，将步骤1输入的图像经过图像处理，得到金属表面锈蚀部分的区域分割图像；

步骤3，依据金属表面锈蚀部分的区域分割图像中锈蚀区域面积占总面积的比例，划分金属材料表面锈蚀等级，判定材料的锈蚀程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述图像采集设备包括手持CCD工业相机和无人机装置；所述无人机装置包括无人机机身和挂载的CCD相机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：

步骤2-1，通过直方图均衡化对获取的图像作增强处理，提高图像对比度；

步骤2-2，对获取的图像进行色彩空间变换和形态学膨胀操作，显示出金属材料表面锈蚀区域，所述色彩空间变换是将RGB彩色图像通过公式(1)转换为灰色图像：

Y＝R×0.299+G×0.587+B×0.114 (1)

其中R、G和B分别表示彩色图像中每个像素点的红色、绿色和蓝色像素值，Y表示变换后该像素点的灰度值；

步骤2-3，将步骤2-2所得图像，经过阈值处理转换成黑白图像，并对其应用边缘算子，勾勒出锈蚀区域的轮廓；

步骤2-4，计算步骤2-3所得图像的Hu不变矩，计算锈蚀区域的面积；

步骤2-5，将步骤2-4所得结果输出到计算机显示屏，作为判定金属材料锈蚀程度的判别标准。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2-2中，所述形态学膨胀是通过公式(2)平滑锈蚀区域的轮廓、断开较窄的狭颈并消除细的突出物；

dst(x,y)＝max{src(x+x’,y+y’)}

(x’,y’)∈kernel (2)

其中src(x,y)表示步骤2-2中所述灰色图像，dst(x,y)表示输出图像，kernel用于膨胀的核结构元素，x’，y’分别表示核结构元素的横坐标和纵坐标，x，y分别表示图像像素的横坐标和纵坐标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2-3中所述阈值处理包括：应用公式(3)把步骤2-2所得图像转换为黑白图像：

其中src(x,y)表示步骤2-2所得图像，thresh表示所选取的分割阈值，dst(x,y)表示输出图像。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2-3中所述应用边缘算子，勾勒出锈蚀区域的轮廓，具体包括：应用公式(4)画出锈蚀区域的轮廓：

其中dst_s(x,y)是高斯平滑的输出图像，G(x,y)是高斯函数，σ²是权重因子，M(x,y)和θ分别表示梯度幅值和方向，g_x和g_y为x,y方向上的一阶偏导，分别取x和y方向上相邻像素做差代替，以图像左上角为原点O建立以像素为单位的直角坐标系x-y；最后根据梯度幅值和方向，对锈蚀区域进行非极大值抑制并连接边缘得出轮廓曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2-4中，运用公式(5)计算锈蚀区域的面积：

M_pq＝∫∫x^p×y^q×f(x,y)dxdy (5)

其中M_pq表示图像的Hu矩，x，y分别表示图像像素的横坐标和纵坐标，f(x,y)代表像素的灰度值；p，q表示Hu矩的阶数，当其都取0时，M_pq就是腐蚀区域的面积。