[发明专利]一种焊接图像分割方法

摘要

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。

主权项

1.一种焊接图像分割方法，包括如下步骤：1)获取图像I；2)对图像进行预处理；3)确定最佳分割阈值；4)根据最佳分割阈值二值化焊接图像；5)输出焊接图像分割结果；其特征在于，步骤1)所述获取图像I的方法是，将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，被测焊缝经透射光源照射后成像于工业相机的CCD上，通过图像采集卡将采集到的数字图像传输到工业计算机，从而获取焊缝的焊接图像；步骤2)所述图像预处理包括滤波和图像增强两个部分；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，所述的滤波的方法是，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方法，具体步骤如下：(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：式中：uij表示坐标为(i,j)的像素点的隶属度；隶属度函数umn满足：uij＝xij/(L‑1)式中：xij表示坐标为(i,j)的像素点的灰度值；(2)利用下列公式对图像进行1次模糊增强处理；(3)根据需要可以进行多次模糊增强处理；式中：r表示r次模糊增强处理，经过r次模糊增强处理后，形成新的图像灰度值隶属度矩阵为：(4)对图像灰度值隶属度矩阵Ir进行逆变换，得到经过模糊增强后的焊缝缺陷图像X′，X′中像素灰度值矩阵为：步骤3)所述确定最佳分割阈值的步骤如下：①整幅图像为有m×n个像素点，灰度值为g的像素点的个数为ng，计算每个灰度值g在图像中出现的概率p(g)、整幅图像的平均灰度值u；②初始化图像的分割阈值t＝0，最佳分割阈值topt＝0，类间方差与类内方差的比值最大值Rmax＝0；③根据分割阈值t把图像分割成区域C0和区域C1，分别计算区域C0和区域C1的像素点占总像素点的比例w0和w1，像素点的平均灰度u0和u1；④计算图像的类间方差与类内方差的比值R⑤判断类间方差与类内方差的比值R是否大于Rmax，若判断类间方差与类内方差的比值R大于Rmax，则更新Rmax和topt值，否则，不更新Rmax和topt值；⑥判断分割阈值t是否小于255，如果分割阈值t小于255，则更新分割阈值t＝t+1，返回步骤③，按更新后的分割阈值t，重新分割图像，再次计算判断类间方差与类内方差的比值R是否大于Rmax，否则确定最佳分割阈值topt的值为最终最佳分割阈值。