[发明专利]一种基于图像处理的电缆半导电层自动检测方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的绝缘片半导电层自动检测方法，实现了对电缆绝缘片半导电层的自动检测。包括：采集电缆绝缘片试片图像；图像预处理；提取感兴趣区域；通过对感兴趣区域进行分割，筛选分割得到的连通域集合，生成半导电层轮廓；对生成的半导电层轮廓进行缺陷检测和补偿。本绝缘片半导电层自动检测方法，检测效率和精度高，充分考虑了刀痕、光照等因素，同时大大降低了检测人员的劳动强度。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种基于图像处理的电缆半导电层自动检测方法。

背景技术

目前，测量电缆半导电层厚度、面积以及偏心率(或偏心度)等参数的方法是人工测量。比如目前测量半导电层厚度和偏心度，一般是使用测量投影仪，通过光学投影，将电缆试片放大一定倍率投影到屏幕，再通过手动移动坐标支架的方式，读取不同位置点的坐标，计算厚度值，再算出偏心度。

但是，使用传统装置以及测量方法对电缆半导电层厚度进行测量时会出现以下问题：

1、手工测量复杂，且由人为因素导致引起的测量误差较大，需要人工估计圆心位置，选取试片的测量点。

2、手动计算复杂，计算项目多、计算量大，容易出现计算错误。

3、测量时需要相应量具测量，在测量一些试片时往往需要读数显微镜或是放大倍数至少10倍以上的投影仪作为测量装置，操作复杂、需要时间长、对测试人员要求高。

现有的检测半导电层厚度装置需要测量人员手动确定圆心，转动试片确定最薄点和其他N个试点，手动测量复杂、耗时、较容易引起误差。另外，现在虽然已经有基于图像处理的电缆绝缘层厚度检测装置，但是现有的装置只能检测绝缘层、绝缘屏蔽层等层的厚度，由于半导电层结构的特殊性，现有的方法无法满足对半导电层检测的需求。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷及不足，本发明提出了一种基于图像处理的绝缘片半导电层自动检测方法，操作简便，检测效率和精度高，大大降低了检测人员的劳动强度和成本。

为提高检测精度，作为优选，本发明适于单芯，且半导电层横截面为圆环或者类似圆环的电缆结构。

一种基于图像处理的绝缘片半导电层自动检测方法，包括如下步骤：

(1)试片图像获取。在待检测电缆切片试样中选取厚度符合规定且刀痕少的试片，将试片放在带远心镜头的高分辨率工业相机视野的中心，使用盖玻片将试片压平，使用光源提供合适的光照，获取半导电层与绝缘层具有明显分界的试片图像；

(2)图像预处理。将得到的图像转化为灰度图像，然后对图像进行阈值化操作，得到阈值化图像；

(3)根据得到的阈值化图像，对试片图像提取感兴趣区域，获取半导电层的感兴趣区域(ROI图像)并对该图作灰度化操作，获取ROI灰度图像；

(4)图像分割。先进行目标和背景的标记，使用双阈值对ROI灰度图像进行阈值化，并使用形态学操作滤除一些噪声并填补目标区域的一些细小孔洞，将从ROI灰度图像中提取的部分半导电层连通域在掩模中标记为目标，其他区域标记为背景。然后使用已标记的掩模使用GrabCut算法对ROI图像进行图像分割，其迭代停止条件主要由提取的半导电层外轮廓闭合程度以及每个点到轮廓外接圆心的均方误差来决定；同时，设定最大迭代次数；

(5)轮廓提取。计算图像分割后的所有连通域的质心以及最小外接矩形的面积、长宽比，计算各轮廓连通域质心到试片内轮廓质心的距离，根据最小外接矩面积进行加权设置阈值，结合面积、长宽比等对连通域进行筛选和合并，得到目标半导电层连通域；并从该连通域中生成半导电层外轮廓；

(6)轮廓缺陷检测和补全。检测外轮廓的凸性缺陷，对于大于一定阈值的凹陷跨度的部分进行修补；