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申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明公开了一种空化水射流改性后金属表面形貌识别及特征统计方法，能够对所有凹坑进行自动标号并对所有凹坑进行统计学计算，获得所有凹坑的总数目、平均直径、平均深度并统计指定形貌与腐蚀率等特征信息。本发明提出的形貌识别方法能够针对每一个凹坑进行自动定位及标号，获取其特征如空间相对位置、凹坑半径以及凹坑深度等信息，为探究空化水射流改性后凹坑分布规律提供了有力的解决方法，提高了工作效率，节约了测试成本。本发明统一了所测量凹坑的坑径以及坑深评定准则，即所有凹坑的坑径与坑深测量均采用统一方法拟合，能够快捷且大批量处理所采集的图像信息，有效地避免了人为因素干扰，提高了识别的精确度。

主权项：1.一种空化水射流改性后金属表面形貌识别及特征统计方法，其特征在于：包括以下步骤：A、导入图片导入空化水射流改性后样件表面形貌图像，获得包含表面形貌信息的图像数字矩阵；B、图像增强首先调整所述包含表面形貌信息的图像数字矩阵的对比度，其次进行光照均匀化，最后采用灰度处理，获得修正后图像数字矩阵；C、阈值分割处理C1、令c＝1；C2、对所述的修正后图像数字矩阵选用第c种阈值求解方法进行阈值分割处理，阈值范围在0～1之间，获得最大程度保留凹坑信息的阈值分割后图像数字矩阵；所述的阈值求解方法包括：第1种阈值求解方法为最大类间法；第2种阈值求解方法为直方图阈值法；第3种阈值求解方法为自动阈值法；第4种阈值求解方法为分水岭分割法；第5种阈值求解方法为人工设定阈值法；D、边界判断对所述的阈值分割后图像数字矩阵的几何边界进行判断，若边界清晰准确，则转步骤F，否则，转步骤E；E、调整阈值求解方法令c＝c+1，转步骤C；F、形态学处理优选的结构元素为圆盘形结构体，对经步骤D边界判断后的图像数字矩阵进行Num次形态学运算，定义运算次数Num为3～5次；G、消除干扰处理采用中值滤波方式消除干扰，进一步消除更细小的微观形貌影响以及图像传输过程中产生的干扰；H、消除干扰效果判断对所述的消除干扰效果进行判断，若干扰完全消除，则转步骤J，否则，转至步骤I；I、调整消除干扰参数所述的消除干扰处理调整L×L邻域滤波中值参数以抑制微小干扰，其中L在1～5数值范围内选取，转步骤G；J、自动标记凹坑对步骤H获得的干扰完全消除的图像数字矩阵进行自动标记，表达式为： 式中，εn×m为图像数字矩阵，X为检测点，pi+K,j+K为检测区域的8个邻域点，其中i和j分别为图像数字矩阵邻域点行坐标与列坐标，K∈{0，1，2}，h1,1、h1,m、hn,1、hn,m为非邻域点，n和m分别为图像数字矩阵最大行坐标与最大列坐标；检测区域的邻域点若均为真值，则检测区域标记为凹坑N1，并返回其图像数字矩阵元素，记返回的图像数字矩阵为凹坑图像数字矩阵N1，其中N1为正整数，反之则不计入标记；K、凹坑半径分析所述凹坑的半径为其图像数字矩阵N1的最大外接圆半径，计算公式为： 式中，Rmax为凹坑的半径，nmax与nmin分别为凹坑图像数字矩阵N1的最大与最小行坐标，mmax与mmin分别为凹坑图像数字矩阵N1的最大与最小列坐标；L、自动统计凹坑位于图像数字矩阵边缘的凹坑图像数字矩阵N1由于信息存在缺失，当满足判定条件之一时自动滤除，对余下信息完整的凹坑进行自动统计，记为有效凹坑N2，并返回其图像数字矩阵元素，记返回的图像数字矩阵为有效凹坑图像数字矩阵N2，其中N2为正整数，判定条件为：L1、ic-Rmax＜1L2、ic+Rmax＞nL3、jc-Rmax＜1L4、jc+Rmax＞m式中，ic为凹坑图像数字矩阵中心行坐标，jc凹坑图像数字矩阵中心列坐标，Rmax为K步骤中所述的凹坑的半径；M、导出坑径信息导出所述的标记为有效凹坑N2的半径信息；N、修正深度拟合公式边界条件有效凹坑N2的深度由高斯特征深度拟合公式求解，深度拟合公式为： 式中，h为凹坑拟合深度，C为坑深特征参量，k为凹坑宽度特征参量，R为取值域半径；所述的深度拟合公式边界条件为： 对有效凹坑图像数字矩阵明度信息进行划分，划分等级为0～255，因此修正后的深度拟合公式边界条件为： 式中，Rmax为K步骤中所述的凹坑的半径，M为凹坑底面与凹坑表面的明度差，M为正整数，取值范围1～256；O、计算宽度特征所述的凹坑宽度特征参量k的计算公式为： P、统一截断深度统一有效凹坑图像数字矩阵截断深度，定义截断深度数值为拟合深度的50％，即h2；Q、求解截断半径将凹坑宽度特征参量代入修正边界条件后的深度拟合公式求解有效凹坑的截断半径，定义截断半径为截断深度处凹坑的半径，计算公式为： R、求解截断平面明度有效凹坑截断深度处平面明度值由公式重新搜索求解，计算公式如下： 式中，cn为有效凹坑中心所在行坐标，cm为有效凹坑中心所在列坐标，p为有效凹坑图像数字矩阵元素，Mb为凹坑截断深度处平面明度；S、计算有效凹坑深度有效凹坑的深度计算公式为： 式中，ht为有效凹坑的深度，hr为深度标尺，Md为凹坑底部明度值；T、统计特征信息所述特征信息包括有效凹坑数目及直径信息、有效凹坑深度信息、有效凹坑指定形貌密度及腐蚀率信息，具体统计方法如下：T1、统计有效凹坑数目及直径信息所述的有效凹坑的数目与直径信息包括有效凹坑的数目、每一个有效凹坑直径大小、相同直径大小的凹坑数目以及不同直径分布比例，具体计算公式如下：所述的有效凹坑的数目计算公式如下：NumberTotal＝maxN2式中，NumberTotal为有效凹坑的数目；所述的每一个有效凹坑直径大小计算公式如下：D＝2*Rmax所述的相同直径大小的凹坑数目计算公式如下：首先，定义NumberD＝0；遍历有效凹坑直径信息，每当满足有效凹坑直径相同时有：NumberD＝NumberD+1式中，NumberD为相同直径大小的凹坑数目；所述的有效凹坑不同直径分布比例计算公式如下： 式中，proportionD为有效凹坑不同直径分布比例；T2、统计有效凹坑深度信息所述的有效凹坑深度信息包括每一个有效凹坑深度大小、相同深度大小的凹坑数目以及不同深度分布比例；所述的每一个有效凹坑深度大小由步骤S计算；所述的相同深度大小的凹坑数目计算公式如下：首先，定义NumberH＝0；遍历有效凹坑深度信息，每当满足有效凹坑深度相同时有：NumberH＝NumberH+1式中，NumberH为相同深度大小的凹坑数目；所述的有效凹坑不同深度分布比例计算公式如下： 式中，proportionH为有效凹坑不同深度分布比例；T3、统计有效凹坑指定形貌密度及腐蚀率信息所述的有效凹坑的指定形貌密度计算公式如下： 式中，ρ为指定形貌密度，Numbere为指定形貌坑数，NumberT为累积有效坑数；所述的有效凹坑的腐蚀率计算公式如下： 式中，η为腐蚀率，Rimax有效凹坑N2的半径。

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