[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

说明书

本发明公开了一种基于单目相机的金属材料锈蚀面积检测方法，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。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于单目相机的金属材料锈蚀面积检测方法。

背景技术

在锈蚀领域中，金属的锈蚀面积是诊断锈蚀发生、锈蚀类型和锈蚀程度的重要依据，这对及时调整防锈措施、避免事故发生、降低损失具有重大意义。传统的锈蚀面积检测中，大多采用人工检测和专业锈蚀检测仪器的检测方法。但由于人眼缺乏持久性，并具有主观性，所以人工检测的方法难以保证测量的准确性。运用检测仪器检测虽然准确率可以得到保证，但是检测仪器造价过高，不便于携带，缺乏灵活性。

近年来，数字图像处理技术作为一种较为成熟的图像分析处理技术受到了各研究领域的广泛关注。单目相机应用于锈蚀面积检测中，可以借助图像处理技术对图像中的锈蚀面积进行定量描述。单目相机检测技术精确度高，造价低，便于携带和操作，这为金属锈蚀面积检测提供了良好的方案。

发明内容

本发明针对传统人工检测中准确性差和专业锈蚀检测仪器造价高，缺乏灵活性的缺点，提供了一种基于图像处理的金属锈蚀面积检测方法。该方法使得金属锈蚀面积检测更加简单易行，不仅提高了金属锈蚀面积检测的效率，同时也保证了检测的准确率。实现上述基于单目相机的金属锈蚀面积检测方法，包括以下步骤：

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。

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。

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(参考文献：吴成茂.直方图均衡化的数学模型研究[J].电子学报,2013,41(03):598-602.)，凸显锈蚀表面与未锈蚀表面的差异；提高图像对比度，显示颜色差异。

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；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)表示上述灰色图像，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。

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canny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；