改进的分水岭分割算法在焊接检测中的应用

论文摘要

焊接缺陷检测是制造业中一种十分重要的技术,由于焊接过程中出现的各种问题,会导致焊缝中含有气孔、裂纹、夹渣和未焊透等缺陷,严重影响产品的质量和安全,所以焊接缺陷的检测十分重要。目前国内外常用的X射线图像缺陷检测方法有基于阈值分割的方法、基于边缘检测的方法、基于模式识别的方法,虽然这些方法取得了一定的效果,但这些方法在检测面积较小或者空间对比度较低的缺陷时比较困难,且很难用一种方法同时检测出不同的缺陷。面对焊接图像缺陷检测算法存在的不足,本文研究了一种新型的分水岭缺陷检测算法,其中主要进行了以下几个方面的研究:首先,全面回顾了焊接缺陷检测技术的发展历程,有针对性地对该领域的经典解决方案进行了分析、比较,系统地阐述了各类方法的优势与存在的不足,并给出相应的可行性改进方案。其次,针对X射线图像中随机噪声的特点,采用了一种基于形态学的图像滤波方法,有效的减少了噪声,提高了检测精度。再次,结合实验讨论了在分水岭变换过程中抑制过分割的方法,实现了修改梯度和过程合并相结合的分水岭算法,解决了传统检测算法存在的问题。同时利用差分方法实现了修改梯度及过程合并中阈值的自动选取。最后,利用Matlab6.5图像处理工具箱对本文的分割方案进行了仿真,验证了本文分割方案的可行性、自适应性和分割的精确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 焊接缺陷检测的理论意义和应用价值
• 1.1.1 常用的焊接缺陷检测成像方法
• 1.1.2 X射线检测成像方法
• 1.2 射线焊接缺陷检测算法的研究概况及发展趋势
• 1.2.1 图像预处理
• 1.2.2 图像中缺陷的检测和分割
• 1.2.3 特征提取
• 1.2.4 X射线缺陷检测算法小结
• 1.3 本课题的理论与实际意义
• 1.4 本文的内容结构
• 2 本文涉及的形态学基本理论
• 2.1 数学形态学的基本运算
• 2.1.1 二值形态学的基本运算
• 2.1.2 灰度值形态学的基本运算
• 2.2 灰度形态学实用算法
• 2.3 连通域标记的基本原理
• 3 分水岭算法
• 3.1 引言
• 3.2 分水岭算法分析
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 分水岭分割过程
• 3.3 经典的分水岭分割算法
• 3.4 分水岭算法的缺点
• 3.5 最新分水岭分割技术
• 4 本文改进的分水岭检测算法
• 4.1 图像降噪处理技术研究
• 4.1.1 形态滤波器对图像进行滤波降噪
• 4.1.2 形态滤波器的特点
• 4.1.3 形态滤波器的组合原理
• 4.1.4 形态滤波器的结构元素的选取
• 4.2 焊缝区域的提取
• 4.3 形态学滤波器对焊缝区域进行滤波
• 4.4 分水岭算法的应用
• 4.4.1 焊缝图像的梯度变换
• 4.4.2 修改梯度图像
• 4.4.3 合并阈值的自动选取
• 4.4.4 分水岭算法进行分割
• 4.4.5 分水岭算法中的过程合并
• 4.5 分割算法流程图
• 4.6 实验结果
• 5 总结与展望
• 5.1 本文主要工作和总结
• 5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢