一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法技術

本發明專利技術提供的一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，首先將采集到的鋼球的磨斑圖像進行灰度化處理；將得到的灰度磨斑圖像f進行旋轉，得到旋轉磨斑圖像fθ；在得到的旋轉磨斑圖像中選取基準區域和2s個對比區域，并計算第k個對比區域和其相鄰八個方向區域塊與基準區域之間的灰度差，并取最小值作為基準區域與第k個對比區域之間的差異度，以此類推計算所有對比區域和基準區域的差異度，并將所有差異度之和作為方向角θ的磨痕差異度，最后通過磨痕差異度計算磨痕水平角；本發明專利技術的檢測方法以區域塊為處理對象，并以中心區域為基準區域，處理的結果思路不一致，速度更快，結果也更為精確。

Automatic detection method of grinding mark horizontal angle of steel ball grinding spot image

Automatic detection method of a steel ball grinding level provided by the invention is worn the corner of the image, the image acquisition of the steel ball wear spot of gray processing; the grayscale image of the worn f rotation, rotate the worn image in the f theta; a rotating abrasive pattern like selected a comparative reference area and 2s area, and calculate the K gray contrast region and its adjacent area between the eight direction block and the reference area, and takes the minimum value as the difference between the reference area and the K area of the contrast degree, all the differences contrast region and the reference area calculation and so on, and all the difference as the grinding angle of the difference, finally by grinding grinding angle difference calculation level; the detecting method of the invention is to block as the processing object, and in the central area is at the reference area. The results are inconsistent, faster, and more accurate.

【技術實現步驟摘要】
一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法
本專利技術屬于汽車運行材料性能分析領域，具體涉及一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法。
技術介紹
隨著計算機技術的飛速發展，圖像分析與處理技術被廣泛應用于汽車行業的各個領域，例如：汽車運行材料領域中，利用四球摩擦試驗機進行抗磨性試驗，通過測量磨斑直徑來評定潤滑劑抗磨性。在磨斑直徑的測量過程中，操作人員利用量測工具(如：游標卡尺或直尺)對三個底球的磨斑直徑分別進行兩次測量，第一次測量方向是沿著磨痕方向，第二次測量方向與第一次測量方向相垂直，即磨痕的垂直方向，測量過程中，兩次測量方向需要試驗人員對其進行定性感知判斷。而當試驗人員的出現感知誤差或經驗不足時，將會導致確定的磨痕方向與實際出現偏差，進而導致磨斑直徑的測量會出現誤差。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，解決了現有鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的測量通過試驗人員的定性感知而導致的誤差。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案具體是：本專利技術提供的一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，包括以下步驟：第一步，在鋼球摩擦試驗結束后，通過高倍電子顯微鏡或掃描電鏡采集磨斑圖像，并將采集到的磨斑圖像標記為F；第二步，通過加權平均法對采集到的磨斑圖像F進行灰度化處理，得到灰度磨斑圖f；第三步，將第二步中所得的灰度磨斑圖f圍繞圖像中心點O順時針旋轉θ度，得到旋轉磨斑圖fθ，其大小為mθ×nθ；第四步，以第三步中所得的旋轉磨斑圖fθ的中心點為中心，任意選取一區域作為基準區域Aθ；第五步，在第三步中所得的旋轉磨斑圖fθ的中心水平方向上，以基準區域Aθ為中心，分別向兩側對稱選取與基準區域Aθ大小和形狀均相同的s個區域塊作為對比區域Dθ，共得2S個對比區域；第六步，分別計算對比區域Dθ中的第k個對比區域和與對比區域相鄰的八個方向的區域塊與基準區域Aθ之間的灰度差，并在所得的九個灰度差中取最小值作為對比區域和基準區域Aθ的差異度第七步，計算同一方向角θ下的所有對比區域Dθ和基準區域Aθ的差異度，并將所得的差異度之和作為方向角θ下的磨痕差異度Cθ；第八步，根據第七步所得的磨痕差異度Cθ，計算磨斑磨痕的水平角優選地，第一步中，所述磨斑圖像F的像素大小為m×n，所述磨斑圖像F的任一像素點的坐標為(x,y)，則x和y分別表示該像素點的行和列，x和y均為整數，且1≤x≤m,1≤y≤n。優選地，第二步中，所得灰度磨斑圖f中像素點(x,y)的灰度值為f(x,y)，則f(x,y)的計算式如式(1)：f(x,y)＝0.299×R(x,y)+0.587×G(x,y)+0.144×B(x,y)(1)其中，R(x,y)、G(x,y)、B(x,y)分別表示磨斑圖F中像素點(x,y)的紅色R、綠色G、藍色B分量值。優選地，第四步中，基準區域Aθ為邊長2ω+1像素的正方形，其面積的大小為其中，ω取值范圍3～20。優選地，第五步中，在選取對比區域Dθ時，兩個相鄰的區域塊的不重疊。優選地，第五步中，兩個相鄰區域塊的中心點間的距離為2ω+1。優選地，第六步，第k個對比區域和基準區域Aθ的差異度的計算方法：將第k個對比區域向左上、上、右上、左、右、左下、下、右下八個方向微移動1像素，根據式(2)分別計算對比區域與其相鄰的八個方向區域塊的灰度差，取九個灰度差中的最小值作為對比區域和基準區域Aθ的差異度其中，i，j為整數，分別為第k個對比區域和基準區域Aθ像素坐標的行號和列號，α和β分別為第k個對比區域的行向和列向的微移量，α＝-1,0,1、β＝-1,0,1；k為對比區域的編號；Aθ(i,j)為基準區域Aθ中像素點(i，j)的灰度值，為第k個對比區域中像素點(i+α,j+β+k(2ω+1))的灰度值。優選地，第七步，根據式(3)計算方向角θ下磨痕差異度Cθ：優選地，第八步，磨痕的水平角的計算式：與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術提供的一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，首先將采集到的鋼球的磨斑圖像進行灰度化處理，以達到減少顏色信息對檢測結果的干擾和加快運算速度的目的；將得到的灰度磨斑圖像進行旋轉處理，以將斜線方向處理轉變為水平方向處理，進而得到磨斑圖像磨痕的條狀分布特性最為顯著的方向角θ，在得到的旋轉磨斑圖像中選取基準區域和2s個對比區域，并計算第k個對比區域和其相鄰八個方向區域塊與基準區域之間的灰度差，并取最小值作為基準區域與第k個對比區域之間的差異度，以此類推計算所有對比區域和基準區域的差異度，并將所有差異度之和作為方向角θ的磨痕差異度，最后通過磨痕差異度計算磨痕水平角。通過本專利技術的檢測方法提高了磨斑水平角的測定精度、降低了檢測人員工作量；同時與已公開的像素級的處理方法相比，本專利技術的檢測方法以區域塊為處理對象，并以中心區域為基準區域，處理的結果思路不一致，速度更快，結果也更為精確。附圖說明圖1為磨斑圖F；圖2為灰度磨斑圖f；圖3為方向角θ的示意圖；圖4為旋轉前的區域塊；圖5為旋轉磨斑圖fθ；圖6為磨斑水平角具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術提出了一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，包括如下步驟：步驟S0：磨斑圖像采集:在鋼球摩擦試驗結束后，通過高倍電子顯微鏡或掃描電鏡采集磨斑圖像，并將采集到的磨斑圖像標記為F，且設定磨斑圖的大小為m×n。本實施例中采集到的磨斑圖F，如圖1所示，其大小為768×1024，即m＝768，n＝1024。假定某像素點的坐標為(x，y)，x和y分別表示該像素點的行號和列號，x和y均為整數，滿足：1≤x≤m,1≤y≤n，即1≤x≤768,1≤y≤1024。步驟S1：對采集到的彩色磨斑圖像進行灰度化處理：因為磨斑圖像本身不存在顯著的顏色信息，先對磨斑圖像進行灰度化處理，可達到減少顏色信息對檢測結果的干擾和加快運算速度的目的。彩色圖像灰度化處理的方法很多，有分量法、平均值法、最大值法和加權平均法，本實施例采用的是加權平均法，具體地，將步驟S0采集得到的磨斑圖F進行灰度化處理，得到如圖2所示灰度磨斑圖f，其計算式如式(1)所示：f(x,y)＝0.299×R(x,y)+0.587×G(x,y)+0.144×B(x,y)(1)其中，f(x,y)表示灰度磨斑圖f中某一像素點(x,y)的灰度值；R(x,y)、G(x,y)、B(x,y)分別表示磨斑圖F中像素點(x,y)的R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)分量值。步驟S2：旋轉磨斑圖像：鋼球的磨斑圖像主要是由鋼球間的相互摩擦所形成的形貌，呈現為磨痕和異常磨損，異常磨損如：燒蝕和黏著；其中，磨痕呈條狀分布的特性，利用該特性度量不同方向角下的相鄰區域的相似性，可以測定出不同方向角下的磨痕的條狀分布特性，當方向角θ和磨痕方向一致時，相鄰區域的相似性最高，磨痕的條狀分布特性也最為顯著。如圖3所示，方向角是以圖像中心點O為頂點，任一射線和水平右射線形成的夾角。實際操作中，由于位于圖像方向角方位上的區域塊很難選取，且計算繁瑣，故本專利技術采用旋轉圖像的方法，將方向角轉至水平方向，將方向角方位的區域塊轉變為水平塊，進而可以將后續的處理簡化為水平處理，如圖4中的區域塊通過旋轉操作可轉到如圖5所示的水平方向。具體地，將灰度磨斑圖f圍繞圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，在鋼球摩擦試驗結束后，通過掃描電鏡采集磨斑圖像，并將采集到的磨斑圖像標記為F；第二步，通過加權平均法對采集到的磨斑圖像F進行灰度化處理，得到灰度磨斑圖f；第三步，將第二步中所得的灰度磨斑圖f圍繞圖像中心點O順時針旋轉θ度，得到旋轉磨斑圖fθ，其大小為mθ×nθ；第四步，以第三步中所得的旋轉磨斑圖fθ的中心點為中心，任意選取一區域作為基準區域Aθ；第五步，在第三步中所得的旋轉磨斑圖fθ的中心水平方向上，以基準區域Aθ為中心，分別向兩側對稱選取與基準區域Aθ大小和形狀均相同的s個區域塊作為對比區域Dθ，共得2S個對比區域；第六步，分別計算對比區域Dθ中的第k個對比區域

【技術特征摘要】
1.一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，在鋼球摩擦試驗結束后，通過掃描電鏡采集磨斑圖像，并將采集到的磨斑圖像標記為F；第二步，通過加權平均法對采集到的磨斑圖像F進行灰度化處理，得到灰度磨斑圖f；第三步，將第二步中所得的灰度磨斑圖f圍繞圖像中心點O順時針旋轉θ度，得到旋轉磨斑圖fθ，其大小為mθ×nθ；第四步，以第三步中所得的旋轉磨斑圖fθ的中心點為中心，任意選取一區域作為基準區域Aθ；第五步，在第三步中所得的旋轉磨斑圖fθ的中心水平方向上，以基準區域Aθ為中心，分別向兩側對稱選取與基準區域Aθ大小和形狀均相同的s個區域塊作為對比區域Dθ，共得2S個對比區域；第六步，分別計算對比區域Dθ中的第k個對比區域和與對比區域相鄰的八個方向的區域塊與基準區域Aθ之間的灰度差，并在所得的九個灰度差中取最小值作為對比區域和基準區域Aθ的差異度第七步，計算同一方向角θ下的所有對比區域Dθ和基準區域Aθ的差異度，并將所得的差異度之和作為方向角θ下的磨痕差異度Cθ；第八步，根據第七步所得的磨痕差異度Cθ，計算磨斑磨痕的水平角2.根據權利要求1所述的一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，其特征在于：第一步中，所述磨斑圖像F的像素大小為m×n，所述磨斑圖像F的任一像素點的坐標為(x,y)，則x和y分別表示該像素點的行和列，x和y均為整數，且1≤x≤m,1≤y≤n。3.根據權利要求1所述的一種鋼球磨斑圖像的磨痕水平角的自動檢測方法，其特征在于：第二步中，所得灰度磨斑圖f中像素點(x,y)的灰度值為f(x,y)，則f(x,y)的計算式如式(1)：f(x,y)＝0.299×R(x,y)+0.587×G(x,y)+0.144×B(x,y)(1)其中，R(x,y)、G(x,y)、B(x,y)分別表示磨斑圖F中像素點(x,y)的紅色R、綠色G、藍色B分量值。4.根據權利要求1所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖梅，趙國玉，張雷，徐婷，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61