基于二值化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于磁光成像無損缺陷檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種基于二值 化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法。
【背景技術】
[0002] 表面和亞表面缺陷一直是現(xiàn)在研究的熱點，特別是亞表面缺陷的檢測。現(xiàn)在的無 損檢測方式有超聲法、電磁渦流法、射線法和紅外熱成像法等，這些方法在一定的程度上都 可以檢測到缺陷，但是對于小缺陷，這些方法都很難達到檢測目的。磁光成像作為新發(fā)展 的無損檢測技術，具有檢測精度高，對缺陷靈敏，特別是對亞表面缺陷有很好的檢測效果。 另外一個優(yōu)秀的特點是其檢測結果可以直接用于觀測，極大地方便了人員對缺陷的可視能 力。
[0003] 目前，磁光成像檢測處在初級發(fā)展階段，大部分研究都是針對圖像本身的特點進 行可視化和缺陷的強化工作。但是對于怎么處理檢測過程產生的磁疇光斑和檢測產生的光 流干擾一直很少有研究。由于磁疇光斑和光流干擾產生的圖像效果幾乎和缺陷的一模一 樣，這樣就需要特定算法來濾除這些斑點的干擾?，F(xiàn)有的一些濾除方式多是像素級的濾波 方法和基于模式識別的濾除方法，由于干擾光斑大小為像素的百倍大，且沒有固定的形狀， 這使得這兩種方法很難直接濾除他們。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于二值化閾值自動搜索的磁 光成像缺陷檢測方法，自動搜索最佳的二值化閾值，從而準確地實現(xiàn)缺陷檢測。
[0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于二值化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法 包括以下步驟：
[0006] S1 :采用磁光成像裝置獲取試件的磁光圖像，進行灰度化處理得到磁光灰度圖；
[0007] S2 :對磁光灰度圖進行均值濾波，得到濾波后圖像I;
[0008] S3 :搜索二值化閾值，其具體步驟如下：
[0009]S3. 1:搜索得到圖像I中所有像素點像素值中的最大值記為G，設置最大填充像素 值K=λG，λ為大于1的常數(shù)；
[0010] S3. 2 :令填充次數(shù)t= 1，初始化填充高度值h1;
[0011] S3. 3 :根據(jù)高度值ht對圖像I進行填充，得到填充后矩陣Φ，其公式如下：
[0012] Φ=ht ·Η-Ω
[0013] 其中，Ω是圖像I的像素值矩陣，Η是與Ω大小相同的單位矩陣；
[0014]S3. 4:對矩陣Φ中每個像素點進行掃描，得到矩陣Φ中元素值大于等于0的像素 點數(shù)量，將像素點數(shù)量保存為填充面積S(t);
[0015]S3. 5:如果ht<K，進入步驟S3. 6,否則進入步驟S3. 7;
[0016] S3. 6 :令t=t+1，ht=ht片Δh，Δh表示填充高度步長，返回步驟S3. 3 ;
[0017]S3. 7:根據(jù)每次填充高度ht與對應的填充面積S(t)進行曲線擬合，得到填充面積 相對于填充高度的變化曲線X;
[0018]S3. 8:搜索得到曲線X中填充面積增長率最大處所對應的填充高度/7'令二值化 閾值:r=pl，「]表示向上取整；
[0019]S4:根據(jù)步驟S3搜索得到的二值化閾值T對圖像I進行二值化，得到二值化磁光 圖像；
[0020]S5:對二值化磁光圖像進行輪廓檢測，得到各個斑點的輪廓；
[0021] S6 :計算步驟S5得到的各個斑點的面積Rq，q= 1，2,…，Q，Q表示斑點數(shù)量；
[0022] S7:將每個斑點的面積Rq按從小到大進行排列，對面積值在區(qū)間[1，Q]內進 行歸一化，記歸一化后的第q個面積值為yq;依次計算相鄰兩個面積值的差Αγq,= TV+f7V，V= 1，2,…，Q-1，一旦Δyq, >τ，τ表示預設的閾值，將yq,及其之前的 所有區(qū)域塊均視為干擾，在磁光灰度圖像中將干擾對應的斑點采用全局灰度圖進行回填， 回填后的磁光灰度圖即為缺陷檢測結果圖。
[0023] 本發(fā)明基于二值化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法，先對獲取磁光灰度圖 進行均值濾波，然后自動搜索二值化閾值，在搜索過程中使用了 "灌水"式的像素填充掃描 方法，對不同填充高度下的填充面積進行計算，擬合得到填充面積相對于填充高度的變化 曲線，搜索得到曲線中填充面積增長率最大處所對應的填充高度作為最佳的二值化閥值， 然后對磁光圖像進行二值化處理，再利用對二值化圖進行輪廓檢測得到斑點，計算每個斑 點的面積，通過濾除小斑點的方法排除干擾光斑對缺陷的干擾，從而檢測得到缺陷。
[0024] 本發(fā)明通過自動搜索最佳二值化閾值，然后利用面積濾除干擾，從而快速準確地 提取得到清晰的缺陷信息。
【附圖說明】
[0025]圖1是缺陷部位的像素值示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明基于二值化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法的具體實施方 式流程圖；
[0027]圖3是"灌水"式二值化閾值自動搜索流程圖；
[0028] 圖4是擬合得到的填充面積相對于填充高度的變化曲線示例圖；
[0029] 圖5是本實施例中斑點輪廓檢測方法流程圖；
[0030] 圖6是斑點示例圖；
[0031] 圖7是本實施例中斑點面積計算流程圖；
[0032]圖8是本實施例所用試件圖片；
[0033]圖9是圖8所示試件的磁光灰度圖；
[0034] 圖10是磁光灰度圖均值濾波后的圖像；
[0035] 圖11是填充面積曲線和一階、二階導數(shù)曲線；
[0036] 圖12是磁光二值化圖像；
[0037] 圖13是缺陷檢測結果圖；
[0038] 圖14是原始磁光灰度圖和填充后磁光灰度圖對比圖；
[0039] 圖15是六種常用濾波增強方法的磁光灰度圖處理結果。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。
[0041] 實施例
[0042] 為了更好地說明本發(fā)明的技術方案，首先對本發(fā)明的原理進行簡單說明。
[0043] 在磁光灰度圖像中，疑似缺陷部分的像素值低于非缺陷部分，但是缺陷本身沒有 固定的深度和形狀，從模式識別上很難做到明確檢出缺陷。因此，本發(fā)明缺陷檢測中使用的 圖像對象是二值化后的磁光圖像。通過二值化可以使缺陷的邊緣和位置信息很大程度上全 部顯示出來。再根據(jù)圖像的特性，通過不同的算法進行濾波，從而得到缺陷的圖像。經過以 上分析可知，在磁光檢測中，將圖像二值化尤為重要。那么圖像二值化時所采用閾值的選取 往往是最重要的，現(xiàn)有技術很多情況下都是根據(jù)經驗確定的閥值，對原始磁光圖像的照片 質量有很大的要求和限制。
[0044] 圖1是缺陷部位的像素值示意圖。如圖1所示，由于缺陷部分的像素值較小，因此 在缺陷部位像素值是從里向外逐漸增大的。因此在對灰度圖像進行從低到高的填充時，在 不同的高度，填充的面積是不同的。不僅大小不同，且面積增長速度也是不一樣的。在缺陷 邊緣處，面積增長速度會有一個大幅度的增加，之后再回落，呈現(xiàn)一種"S"形狀的變化。根 據(jù)以上原理即可搜索得到二值化閾值。
[0045]圖2是本發(fā)明基于二值化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法的具體實施方 式流程圖。如圖2所示，本發(fā)明基于二值化閾值自動搜索的磁光成像缺陷檢測方法包括以 下步驟：
[0046]S201 :獲取磁光灰度圖：
[0047]采用磁光成像裝置獲取試件的磁光圖像，進行灰度化處理得到磁光灰度圖。
[0048]S202 :均值濾波：
[0049] 對磁光灰度圖進行均值濾波，得到濾波后圖像I。在濾波過程中的濾波窗口不易設 置過小，一般邊長在5個像素以上。太小會導致部分壞像素點無法濾除，導致后面的填充統(tǒng) 計圖波動較大，降低二值化閾值的搜索精度。
[0050]S203 :二值化閾值自動搜索：
[0051]由于每次檢測時的光照和材料的不同，磁光圖像的像素值大小不同，需要的二值 化閥值是不一樣的，因此本發(fā)明提出了一種"灌水"式的二值化閾值自動搜索方法，以適應 不同圖像。圖3是"灌水"式二值化閾值自動搜索流程圖。如圖3所示，"灌水"式二值化閾 值自動搜索方法包括以下步驟：
[0052]S301 :設置最大填充像素值：
[0053] 搜索得到圖像I中所有像素點像素值中的最大值記為G，設置最大填充像素值K=AG，λ為大于1的常數(shù)，本實施例中設置λ= 1. 2。最大填充像素值的作用是在填充掃描 的過程中保證對整幅圖像填充完畢。
[0054]S302 :初始化填充掃描參數(shù)：
[0055] 令填充次數(shù)t= 1，初始化填充高度值匕。匕用于設置填充起始像素值，可以根據(jù) 實際需要設置，本實施例中設置1^= 1。
[0056]S303:填充圖像：
[0057] 根據(jù)高度值ht對圖像I進行填充，得到填充后矩陣Φ，即完成下式操作：
[0058] Φ=ht ·Η-Ω
[0059] 其中，Ω是圖像I的像素值矩陣，Η是與Ω大小相同的單位矩陣。在所得到的填 充后矩陣Φ中，包含了被填充部分的像素信息。