[发明专利]一种基于NSST的触头元素分布与形貌信息融合方法

说明书

本发明公开一种基于NSST的触头元素分布与形貌信息融合方法，通过扫描电子显微镜和X‑射线能谱仪获取电触头表面的元素分布图像，通过机器视觉系统获取电触头表面微观形貌图像；通过图像预处理，提高图像分辨率和边缘信息，并以相同的比例显示元素分布图像和表面微观形貌图像；采用基于B样条的配准方法对元素分布图像与表面微观形貌图像进行配准；采用基于NSST的图像融合技术的二维仿射系统进行复合扩张，并应用加权能量融合规则，从源图像中获取相关信息，得到最终的电触头元素分布与形貌信息融合图像。本发明可将不同影像技术的信息准确地融合到同一模态中，显著提高了目标定位的准确度，更方便更精确地观察触头结构和元素分布。

技术领域

本发明涉及一种电气元件可靠性分析技术，具体为一种基于NSST的触头元素分布与形貌信息融合方法。

背景技术

在电气工业中，电触头是重要的电气元件，用于连接或断开电气设备之间的电路。电触头接触表面的烧蚀和磨损会导致设备过早失效，影响整个运行系统，因此在运行过程中有必要保证接触的可靠性。在热膨胀作用下，烧蚀物质会在烧蚀区边缘沉积，导致烧蚀面积增加。同时，随着烧蚀损伤程度的增加，表面成分在不同的接触区也有不同的分布。为了更准确地定位腐蚀区域，真实地恢复电接触的接触形式，有必要在图像中圈定腐蚀区域。随着成像设备的发展和进步，对于继电器触头，可以直接采集含有准确触头表面三维形貌的信息；同时，也可以采集到含有触头表面元素分布的信息诸如SEMEDS。

然而，通过观察单模态图像对电触头进行评价需要凭借空间想象和主观经验，所以采用多模的方法用以获得触头表面信息，出于此目的，发现这些信息间的空间关系就变得很重要。图像融合在计算机视觉、医学研究、材料力学、遥感等领域有广泛应用。但观察单模态图像难以对电触头表面进行完整评价。

发明内容

针对观察单模态图像难以对电触头表面进行完整评价的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于NSST的触头元素分布与形貌信息融合方法，可将所有相关信息从多种模式有效部署到单个图像中。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于NSST的触头元素分布与形貌信息融合方法，包括以下步骤：

1)通过扫描电子显微镜和X-射线能谱仪获取电触头表面的元素分布图像，通过机器视觉系统获取电触头表面微观形貌图像；

2)通过图像预处理，提高图像分辨率和边缘信息，并以相同的比例显示元素分布图像和表面微观形貌图像；

3)采用基于B样条的配准方法对元素分布图像与表面微观形貌图像进行配准；

4)采用基于NSST的图像融合技术的二维仿射系统进行复合扩张，并应用加权能量融合规则，从源图像中获取相关信息，得到最终的电触头元素分布与形貌信息融合图像。

步骤2)中提高图像分辨率和边缘信息为：

采用高斯平滑、边缘锐化实现对电触头图像细微结构边缘的增强，采用图像为中心的缩放技术，以相同的比例显示两个图像。

步骤3)中基于B样条的配准方法对元素分布图像与表面微观形貌图像进行配准为：

借助变形系数正图像中的变形，通过各源图像像素之间的互信息值选择变形系数的集合来最优地配准移动图像像素，具体过程如下：

301)按照映射DM＝ΔMov→ΔStat，来自领域ΔMov的扫描电子显微镜和X-射线能谱仪移动图像:ΔMov→R进入固定表面形貌图像:ΔStat→R的领域ΔStat，将移动图像改变为处于固定图像的域中，移动图像变形形式为D_M(y|δ)，其中δ表示变换约束集；

302)根据移动图像和固定图像之间的最优互信息值来选择变换系数，通过以下等式确定用于选择变换系数的目标函数：