[发明专利]一种基于图像显著性检测的焊缝识别方法

权利要求书

1.一种基于图像显著性检测的焊缝识别方法，其特征在于，首先使用彩色CCD摄像机拍摄焊缝图像，然后通过比较图像中焊缝区域与母材区域的特征，包括颜色、纹理以及亮度特征，检测出图像中的显著区域，最后根据得到的显著图提取出焊缝的边缘；

具体包括步骤:

步骤101、采集焊缝图像；使用彩色CCD摄像机采集包含焊缝的图像，置焊缝处于图像中心位置，采集原始图像信息；

步骤102、提取步骤101图像信息中的颜色特征：在RGB空间中提取图像的R,G,B三个颜色分量，在CIELab空间中提取图像的a,b颜色分量；

步骤103、提取步骤101图像信息中的亮度特征：在CIELab空间中提取图像的L分量；

步骤104、分割步骤101图像信息：使用SLIC算法将图像划分成50个图像块，供步骤105处理；

步骤105、在每个图像块中计算灰度共生矩阵；设某图像块中含有N个像素点，则该图像块的灰度共生矩阵P为一个N*N阶矩阵，即P_d(i,j)(i,j＝0,1,2,…,255),共生矩阵中的每个元素表示一组灰度组合出现的次数；

步骤106、基于步骤105得到的灰度共生矩阵计算出描述纹理状况的4个统计量来描述纹理特征；

步骤107、完成图像特征提取：将步骤102、步骤103、步骤106得到的图像特征组合作为图像中每个像素点的特征向量，分别用于步骤201、步骤203；

步骤201、在5个尺度下，依据“中心-外周”原则计算每个像素点与相邻若干像素点的特征向量和位置坐标的欧氏距离disf(i^c,j^c),disl(i^c,j^c)；所述5个尺度分别为：(1)以所求像素点为中心，边长为5的正方形区域，即相邻的24个像素点；(2)以所求像素点为中心，边长为7的正方形区域，即相邻的48个像素点；(3)以所求像素点为中心，边长为9的正方形区域，即相邻的80个像素点；(4)以所求像素点为中心，边长为11的正方形区域，即相邻的120个像素点；(5)以所求像素点为中心，边长为13的正方形区域，即相邻的168个像素点；

步骤202、通过式(5)将步骤201得到的5个尺度的计算结果进行线性融合，其中各参数设置为：k＝5,n＝24,48,80,120,168，求得每个像素的局部对比度，得到显著图S_l，分别用于步骤401、步骤210；

所述式(5)

在式(5)中，disf(i^c,j^c)为尺度c下像素i与像素j的特征差,disl(i^c,j^c)为尺度c下像素i与像素j的位置距离；

步骤203、依据步骤107像素的颜色特征、亮度特征以及纹理特征，通过SLIC算法对图像进行超像素分割，分割成num＝400个超像素，分别用于步骤204、步骤205；所述超像素分割：在每个超像素中，使用超像素中所有像素的平均特征向量表示该超像素的特征向量，平均位置坐标表示该超像素的位置坐标；

步骤204、通过式(6)计算步骤203中基于超像素的全局对比度，其中参数σ＝0.2，即与图像中所有其他超像素比较，得到显著图S_g；

式(6)为

在式(6)中，D_i表示超像素i的空间分布，其中loc_j表示超像素j的中心位置，u_i表示特征fr_i的中心，ω_ij描述超像素i和超像素j之间的相似度，Z_i为归一化常数；

步骤205、在步骤203实现的超像素分割的基础上，先选取图像边缘的超像素作为备选背景模板；

步骤206、计算步骤205备选背景模板中所有超像素的平均特征向量；

步骤207、计算备选背景模板中所有超像素的特征向量与步骤206所得平均特征向量的欧氏距离；并按照递增顺序进行排序；

步骤208、取步骤207中排序结果位于前60％的超像素作为背景模板；

步骤209、对于图像中除背景模板之外的所有超像素，通过式(7)计算每个超像素的特征向量与步骤208筛选背景模板中所有超像素特征向量的欧氏距离，并求和作为该超像素的显著值S_bg；

式(7)为

将与平均特征相差较大的超像素剔除掉之后作为背景模板，记为SP_bg；图像中其余的超像素记为SP_fg；

步骤210、将步骤202、步骤204、步骤209得到的三个显著图进行融合并进行归一化，具体通过式(8)计算出最终的显著图S；

式(8)为S＝S_l·S_g·S_bg (8)

步骤301、计算步骤210中显著图S的平均显著值s_m，选定阈值T＝s_m；

步骤302、对步骤301继续处理，将显著图S中显著值大于等于阈值T的像素赋值为1，表示焊缝区域，将特征值小于该阈值的像素赋值为0，表示母材区域，这样便得到了二值化图像；

步骤401、依据步骤202得到的显著图S_l，找到其归一化之后最亮的部分，将该部分连接起来，初步描绘出焊缝边界；

步骤402、依据步骤401得到的焊缝边界，将步骤302得到的二值化图像中处于焊缝边界外侧的部分重新赋值为0，得到最终的焊缝。