一種監測目標物體缺陷的方法及設備的製作方法
2023-05-21 06:00:36 1
專利名稱：一種監測目標物體缺陷的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種監測目標物體缺陷的方法及設備。
背景技術：
鋼絲繩具有強度高、撓性好、自重輕、耐衝擊、運行平穩、安全可靠等優點，廣泛應用於煤炭、冶金、交通、運輸、建築、旅遊等行業和部門，尤其是作為承載構件應用於起重機的各工作機構中。在使用過程中，當鋼絲繩產生缺陷(如斷絲、熱蝕、劃傷、裂紋、旋轉損壞等)後，該缺陷會不斷積累加重，積累到一定程度後極可能會發生整根鋼絲繩突然斷裂的情況，從而引發嚴重的事故，因此作為承載構件的鋼絲繩的安全檢測一直備受關注。 傳統的鋼絲繩缺陷的檢測是採用人工方式，即由專職檢測人員定期對使用中的鋼絲繩進行觀察，採用卡尺測量繩徑、觸摸或目測以確定鋼絲繩是否存在缺陷，在鋼絲繩產生缺陷時進行更換，以此來避免由於鋼絲繩的斷裂而引發的事故。但由於人工方式受人為因素的影響較大，檢查結果的可靠性差且檢測效率低，不能確保鋼絲繩安全、可靠、高效地工作。為了解決上述問題，提出了利用圖像處理技術確定鋼絲繩缺陷的方法。目前採用圖像處理技術對鋼絲繩缺陷的檢測包括採集包括待檢測鋼絲繩的圖像，然後將待檢測鋼絲繩的圖像與背景圖像分離，再計算待檢測鋼絲繩的圖像的特徵數據，將這些特徵數據進行識別和規範化後，確定待檢測鋼絲繩是否有缺陷。由於這種檢測方法是對整個待檢測鋼絲繩的圖像進行特徵數據的計算，因此計算特徵數據的速度較慢，處理效率低；並且該方法只能確定待檢測鋼絲繩是否存在缺陷，而不能確定缺陷區域的具體位置，因此確定的缺陷信息不完整，對鋼絲繩的後續處理帶來了不便。綜上所述，目前採用圖像處理技術檢測鋼絲繩缺陷的方案處理效率低，且不能確定缺陷區域的具體位置。
發明內容
本發明實施例提供一種監測目標物體缺陷的方法及設備，用以解決現有技術中存在的處理效率低，且不能確定缺陷區域位置的問題。本發明實施例的一種監測目標物體缺陷的方法包括採集待檢測目標物體的圖像；對所述待檢測目標物體進行著色處理；根據設定的聚類中心確定包含所述待檢測目標物體的圖像中屬於每個聚類中心的像素點，其中屬於同一個聚類中心的像素點組成該聚類中心的隸屬區域；根據屬於同一個該隸屬區域包含的像素點確定該隸屬區域對應的特徵數據；根據每個隸屬區域對應的特徵數據及該特徵數據對應的閾值，確定所述隸屬區域是否為所述待檢測目標物體的缺陷區域。確定屬於每個聚類中心的像素點，包括
確定所述圖像中的像素點與所述聚類中心的隸屬度矩陣；根據預設的模糊度係數和所述隸屬度矩陣，確定目標函數矩陣；根據目標函數矩陣，確定每個聚類中心對應的每個像素點的篩選值；針對一個聚類中心，根據該聚類中心對應的每個像素點的篩選值，確定屬於該聚類中心的隸屬區域中的像素點。確定目標函數矩陣，包括根據預設的模糊度係數對所述隸屬度矩陣進行修正處理，得到修正隸屬度矩陣；根據所述修正隸屬度矩陣確定所述圖像的目標函數矩陣。優選的，根據下列公式確定所述修正隸屬度矩陣中的元素值
權利要求
1.ー種監測目標物體缺陷的方法，其特徵在於，所述方法包括 採集待檢測目標物體的圖像； 對所述待檢測目標物體進行著色處理； 根據設定的聚類中心確定包含所述待檢測目標物體的圖像中屬於每個聚類中心的像素點，其中屬於同一個聚類中心的像素點組成該聚類中心的隸屬區域； 根據屬於同一個隸屬區域的像素點確定該隸屬區域對應的特徵數據； 根據每個隸屬區域對應的特徵數據及該特徵數據對應的閾值，確定所述隸屬區域是否為所述待檢測目標物體的缺陷區域。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，確定屬於每個聚類中心的像素點，包括 確定所述圖像中的像素點與所述聚類中心的隸屬度矩陣； 根據預設的模糊度係數和所述隸屬度矩陣，確定目標函數矩陣； 根據目標函數矩陣，確定每個聚類中心對應的每個像素點的篩選值； 針對ー個聚類中心，根據該聚類中心對應的每個像素點的篩選值，確定屬於該聚類中心的隸屬區域中的像素點。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，確定目標函數矩陣，包括 根據預設的模糊度係數對所述隸屬度矩陣進行修正處理，得到修正隸屬度矩陣； 根據所述修正隸屬度矩陣確定所述圖像的目標函數矩陣。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，根據下列公式確定所述修正隸屬度矩陣中的元素值 其中，Uij為修正隸屬度矩陣中的元素值；α為模糊度係數,O≤α≤I如:,I為所述圖像的隸屬度矩陣，1 = 1,2,…，c, j = I, 2，..., n ；i0 = I, 2，···，c, j0 = I, 2，…，η ;其中 η為所述圖像的像素點的數目，c為聚類中心的數目。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據下列公式確定每個聚類中心對應的姆個像素點的篩選值 其中，'m^1J1為每個像素點對應的篩選值；{μ 為經過歸ー化處理後的修正隸屬度矩陣山=I, 2，…，c,ム=I, 2，…，n ；i = I, 2，···，c, j = I, 2，…，n ;其中n為所述圖像的像素點的數目，c為聚類中心的數目；J(i, j)為目標函數矩陣；m為模糊加權指數,m e [I, 00)。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，確定屬於該聚類中心的隸屬區域中的像素點，包括將所有未被檢測出屬於已檢測的聚類中心的隸屬區域的像素點作為本次檢測的聚類中心對應的像素點，並從本次檢測的聚類中心對應的像素點中選擇ー個像素點作為本次檢測的聚類中心的隸屬區域中的像素點； 針對本次檢測的聚類中心對應的一個像素點，確定該像素點對應的目標像素點，其中所述目標像素點屬於該聚類中心的隸屬區域，若該像素點在所述目標函數矩陣中對應的位置和目標像素點在所述目標函數矩陣中對應的位置之間有其他像素點，則所述其他像素點都不屬於該聚類中心的隸屬區域； 確定該像素點的篩選值和目標像素點的篩選值之間的差值的絕對值； 若確定的絕對值小於預設的門限值，則確定該像素點屬於該聚類中心的隸屬區域； 若確定的絕對值不小於所述門限值，則確定該像素點不屬於該聚類中心的隸屬區域。
7.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，每個所述聚類中心對應區域的特徵數據包括多種類型的特徵數據； 確定所述隸屬區域是否為所述待檢測目標物體的缺陷區域，包括 從未使用的特徵數據的類型中選擇本次檢測所使用的特徵數據的類型； 根據選擇的特徵數據的類型，確定每個未檢測出是缺陷區域的隸屬區域的特徵數據；根據確定的隸屬區域的特徵數據，確定每個未檢測出是缺陷區域的隸屬區域的比值；將確定的隸屬區域的比值與該類型特徵數據對應的閾值進行比較，在確定的隸屬區域的比值小於該類型特徵數據對應的閾值時，確定該隸屬區域是缺陷區域。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，確定該隸屬區域是缺陷區域之後，還包括 判斷是否有未使用的特徵數據的類型； 若有，則返回從未使用的特徵數據的類型中選擇本次檢測所使用的特徵數據的類型的步驟。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，在確定的隸屬區域的比值小於該類型特徵數據對應的閾值之後，還包括 將比較時使用的特徵數據的類型對應的缺陷類別作為該聚類中心對應的缺陷區域的缺陷類別。
10.ー種監測目標物體缺陷的設備，其特徵在於，所述設備包括 圖像採集模塊，用於採集待檢測目標物體的圖像； 著色處理模塊，用於對所述待檢測目標物體進行著色處理； 隸屬區域確定模塊，用於根據設定的聚類中心確定包含所述待檢測目標物體的圖像中屬於每個聚類中心的像素點，其中屬於同一個聚類中心的像素點組成該聚類中心的隸屬區域； 特徵數據確定模塊，用於根據屬於同一個隸屬區域的像素點確定該隸屬區域對應的特徵數據； 缺陷區域確定模塊，用於根據每個隸屬區域對應的特徵數據及該特徵數據對應的閾值，確定所述隸屬區域是否為所述待檢測目標物體的缺陷區域。
11.如權利要求10所述的設備，其特徵在於，所述隸屬區域確定模塊具體用於 確定所述圖像中的像素點與所述聚類中心的隸屬度矩陣；根據預設的模糊度係數和所述隸屬度矩陣，確定目標函數矩陣；根據目標函數矩陣，確定每個聚類中心對應的每個像素點的篩選值；針對ー個聚類中心，根據該聚類中心對應的每個像素點的篩選值，確定屬於該聚類中心的隸屬區域中的像素點。
12.如權利要求11所述的設備，其特徵在於，所述隸屬區域確定模塊還用於 將所有未被檢測出屬於已檢測的聚類中心的隸屬區域的像素點作為本次檢測的聚類中心對應的像素點，並從本次檢測的聚類中心對應的像素點中選擇ー個像素點作為本次檢測的聚類中心的隸屬區域中的像素點； 針對本次檢測的聚類中心對應的一個像素點，確定該像素點對應的目標像素點，其中所述目標像素點屬於該聚類中心的隸屬區域，若該像素點在所述目標函數矩陣中對應的位置和目標像素點在所述目標函數矩陣中對應的位置之間有其他像素點，則所述其他像素點都不屬於該聚類中心的隸屬區域；確定該像素點的篩選值和目標像素點的篩選值之間的差值的絕對值；若確定的差絕對值小於預設的門限值，則確定該像素點屬於該聚類中心的隸屬區域；若確定的絕對值不小於所述門限值，則確定該像素點不屬於該聚類中心的隸屬區 域。
13.如權利要求10所述的設備，其特徵在於，所述缺陷區域確定模塊具體用於 每個所述聚類中心對應區域的特徵數據包括多種類型的特徵數據，從未使用的特徵數據的類型中選擇本次檢測所使用的特徵數據的類型；根據選擇的特徵數據的類型，確定每個未檢測出是缺陷區域的隸屬區域的特徵數據；根據確定的隸屬區域的特徵數據，確定每個未檢測出是缺陷區域的隸屬區域的比值；將確定的隸屬區域的比值與該類型特徵數據對應的閾值進行比較，在確定的隸屬區域的比值小於該類型特徵數據對應的閾值時，確定該隸屬區域是缺陷區域。
全文摘要
本發明公開了一種監測目標物體缺陷的方法及設備，用以解決現有技術中存在的處理效率低且不能確定缺陷區域位置的問題。本發明實施例的方法包括採集待檢測目標物體的圖像；對待檢測目標物體進行著色處理；根據設定的聚類中心確定包含待檢測目標物體的圖像中屬於每個聚類中心的像素點；根據屬於同一個隸屬區域的像素點確定該隸屬區域對應的特徵數據；根據每個隸屬區域對應的特徵數據及該特徵數據對應的閾值，確定隸屬區域是否為待檢測目標物體的缺陷區域。本發明實施例根據屬於每個設定的聚類中心的像素點組成的隸屬區域的特徵數據及閾值以確定待檢測目標物體的缺陷區域，不僅處理速度快，而且能夠確定待檢測目標物體的缺陷區域的位置。
文檔編號G06T7/00GK102842131SQ201210236820
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者塗宏斌 申請人:中聯重科股份有限公司