CN105510429A - 基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法和检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其包括如下步骤：首先采用彩色CCD相机对表面附着有荧光磁粉液的工件进行拍照，然后依次提取工件彩色照片中的R图层、G图层和B图层；接着分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理；然后再对R图层和G图层进行叠加处理，进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理，最后根据最终图像上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽比来判断该疑似缺陷是否为裂纹。本发明创造性的通过对工件彩色照片上的图层进行叠加、相减处理，从而有效的突出了在工件真正裂纹上堆积的荧光磁粉图像，这样就可以非常方便的判断该工件是否符合质量要求。

Description

基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法和检测系统

技术领域

本发明涉及磁粉探伤检测领域，特别涉及一种基于图像处理的轴承滚子磁粉探伤检测方法和检测系统。

背景技术

火车、地铁、轻轨等轨道交通因其具有运量大、速度快等优点在国民经济中变得越来越为重要，而轨道交通的安全性也越来越受到人们的重视。在轨道交通运行过程中，车轮轴承是其运行的关键部件，车轮轴承主要由内圈、外圈和位于内外圈之间的滚子组成，为了保证车辆运行的安全，在车轮轴承生产过程中，必须要对车轮轴承的各个部件进行探伤检测，以确保每个部件都符合质量要求。目前对于车轮轴承上滚子的检测主要采用磁粉探伤的方式进行检测，先将滚子进行磁化，然后再在滚子上喷洒磁粉，最后通过人工方式检测滚子上的磁粉痕迹来判断该滚子是否满足质量要求。采用人工方式不可避免的会存在漏检、错检的问题，这些都会对轨道车辆的运行带来安全隐患。由于滚子的数量巨大，采用人工方式需要使用大量的工作人员进行检测，这些都会使企业的生产成本增加。因此有必要设计一种自动化设备来实现车辆轴承滚子的自动检测。

为了能够实现自动化探伤，首先需要解决的一个问题是如何代替人眼来判断工件上的缺陷。中国发明专利(专利号：201110450758.1)就公开了一种基于图像处理的磁粉探伤缺陷智能识别检测系统，该系统中集成了通信模块、CCD摄像机、CCD控制模块、裂纹识别模块、图像处理模块、图像报警终端以及存储，CCD摄像机采集工件表面图像，存储在存储卡中，图像处理模块对存储卡中的图像进行分割、缺陷识别处理和存储，并将工件表面的缺陷信息传递给裂纹识别模块；裂纹识别模块把工件表面的缺陷信息反馈给图像报警终端，完成最后的显示报警。这种算法虽然在一定程度上能够实现磁粉痕迹的检测，但对于很多伪裂痕仍然不能完全分辨，因此这种磁粉探伤缺陷智能识别检测系统并不实用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够有效的识别出可疑缺陷，完成荧光磁粉探伤自动识别的基于图像处理的轴承滚子磁粉探伤检测方法和检测系统。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其包括如下步骤：

1)采用彩色CCD相机对表面附着有荧光磁粉液的工件进行拍照，获得工件的彩色照片；

2)依次提取工件彩色照片中的R图层、G图层和B图层；

3)分别对提取的R图层、G图层和B图层进行局部平滑处理，消除图层上的杂点噪音；

4)分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理，增强和拉大各图层不同灰阶像素之间的灰度值；

5)对R图层和G图层进行叠加处理，进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理，然后再进行像素增益处理，这样就可获得最终的图像；

6)根据最终图像上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽比来判断该疑似缺陷是否为裂纹。

优选地，获得工件的彩色图片后首先对工件的彩色图片进行白平衡调整。

优选地，在对工件进行拍照的过程中，使用紫外线LED黑光灯对工件进行照射。

优选地，步骤5)完成后，需要对最终的图像进行边缘提取处理、灰度图像二值化处理。

本发明还公开了一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其包括：拍照单元，所述拍照单元用于对表面附着有磁粉液的工件进行拍照，获得工件的彩色照片；图层提取单元，所述图层提取单元用于提取工件彩色照片中的R图层、G图层和B图层；局部平滑处理单元，所述局部平滑处理单元用于分别对提取的R图层、G图层和B图层进行局部平滑处理，消除图层上的杂点噪音；像素增益处理单元，所述像素增益处理单元用于分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理，增强和拉大各图层不同灰阶像素之间的灰度值；叠加相减处理单元，所述叠加相减处理单元用于对R图层和G图层进行叠加处理，进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理；检测单元，所述检测单元用于根据图像上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽比来判断该疑似缺陷是否为裂纹。

优选地，其还包括一白平衡调整单元，所述白平衡调整单元对工件的彩色图片进行白平衡调整。

优选地，还包括用于对工件进行拍照的紫外线LED黑光灯。

优选地，其还包括一边缘提取处理单元，所述边缘提取处理单元用于对最终的图像进行提取边缘处理操作。

优选地，其还包括一灰度图像二值化处理单元，所述灰度图像二值化处理单元用于对最终的图像进行灰度图像二值化处理操作。

优选地，其还包括腐蚀单元和膨胀单元，所述腐蚀单元用于对最终的图像进行腐蚀处理，所述膨胀单元用于对最终的图像进行膨胀处理。

如上所述，本发明的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法和检测系统具有以下有益效果：因为在进行磁粉探伤检测时，堆积在工件真正裂纹上的磁粉光谱与发光强度与其他光会有所不同，本发明创造性的通过对工件彩色照片上的图层进行叠加、相减处理，从而有效的突出了在工件真正裂纹上堆积的磁粉图像，这样就可以非常方便的判断该工件是否符合质量要求。

附图说明

图1为本发明实施例磁粉探伤检测方法的流程图。

图2为本发明实施例磁粉探伤检测系统的结构框图。

图3为本发明实施例真实裂纹磁粉堆积处在紫外线照射下的发光光谱图。

图4为本发明实施例工件的照片图像。

图5为本发明实施例提取的R图层图像。

图6为本发明实施例提取的G图层图像。

图7为本发明实施例提取的B图层图像。

图8为本发明实施例进行叠加、相减后的最终图像。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其包括如下步骤：首先，采用彩色CCD相机对已经充磁并且表面附着有荧光磁粉液的工件进行拍照，获得该工件的彩色照片，并对彩色工件的彩色照片进行白平衡调整，以得到真实的色彩画面，在进行拍照时可采用紫外线黑光灯对工件进行照射，在紫外线黑光灯(波长为365nm)的照射下堆积在工件真正裂纹上的荧光磁粉会反射出480-600nm之间的可见光，该光呈黄绿色。

接着采用图像处理技术，依次提取工件彩色照片中的R图层(红色图层)、G图层(绿色图层)和B图层(蓝色图层)，上述三个图层根据图像处理技术可以非常方便的得到。接着对三个图层分别局部平滑处理，消除图层上的杂点噪音，局部平滑处理可采用视觉算法中普遍使用的噪音消除方法。

然后分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理，也就是增强和拉大各图层中不同灰阶像素之间的灰度值，使图层中亮的区域更亮，暗的区域更暗，这样可增加图案的对比度。其具体算法可采用线性变换，设置一比例因子L和一偏移量M。则像素增益后的输出像素为(原像素*L)+M。比例因子L是一个比例参数，可以根据实际情况调整大小，偏移量M是一个固定的灰度值，操作者也可根据实际情况进行调整。

像素增益处理完成后，首先将R图层和G图层进行叠加处理，接着将进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理，这样就可获得最终的图像。为了达到理想的检测结果，还可以再对最终的图像进行像素增益，并进行边缘提取处理、灰度图像二值化处理、腐蚀和膨胀处理，这样就可以得到非常理想的图像，并可根据该图像上上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽依据相应的算法来判断该疑似缺陷是否为裂纹。

如图2所示，本发明还公开了一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其包括：拍照单元1、图层提取单元2、局部平滑处理单元3、像素增益处理单元4、叠加相减处理单元5和检测单元6。拍照单元1包括一彩色CCD相机，拍照单元1用于对表面附着有磁粉液的工件进行拍照，获得工件的彩色照片。图层提取单元2用于提取工件彩色照片中的R图层、G图层和B图层。局部平滑处理单元3用于分别对提取的R图层、G图层和B图层进行局部平滑处理，消除图层上的杂点噪音。像素增益处理单元4用于分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理，增强和拉大各图层不同灰阶像素之间的灰度值。叠加相减处理单元5用于对R图层和G图层进行叠加处理，进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理，获得最终的图像。检测单元6用于根据最终图像上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽比来判断该疑似缺陷是否为裂纹。

作为一种优选方式，该基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统还包括一白平衡调整单元、边缘提取处理单元、灰度图像二值化处理单元、腐蚀单元和膨胀单元。白平衡调整单元对工件的彩色图片进行白平衡调整。边缘提取处理单元用于对最终的图像进行提取边缘处理操作。灰度图像二值化处理单元用于对最终的图像进行灰度图像二值化处理操作。腐蚀单元用于对最终的图像进行腐蚀处理，所述膨胀单元用于对最终的图像进行膨胀处理。采用这些处理方式可有效减少图像中噪音的干扰、增加图案的对比度，更加便于判断。

因为在紫外线黑光灯(波长为365nm)的照射下堆积在工件真正裂纹上的荧光磁粉会反射出480-600nm之间的黄绿色可见光(如图3所示)。堆积在工件真正裂纹上的磁粉与堆积在伪裂纹上的光谱与发光强度也会有所不同，根据颜色加减模式，红色图层加绿色图层可以得到黄色，而为了得到肉眼可见的黄绿色，则需要将红色图层叠加在绿色图层上(绿色图层应进行像素增益处理进行加强，使绿色区域的图案变得更亮)，然后再与蓝色相减，这样就可获得理想的黄绿色图像(即只显示荧光磁粉的图像)，这样就能够非常方便根据图像的长度、宽度、面积、长宽依据相应的算法来判断该疑似缺陷是否为裂纹。本发明创造性的通过对工件彩色照片上的图层进行叠加、相减处理，从而有效的突出了在工件真正裂纹上堆积的磁粉图像，这样就可以非常方便的判断该工件是否符合质量要求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）采用彩色CCD相机对表面附着有荧光磁粉液的工件进行拍照，获得工件的彩色照片；

（2）依次提取工件彩色照片中的R图层、G图层和B图层的图像；

（3）分别对提取的R图层、G图层和B图层的图像进行局部平滑处理，消除图层上的杂点噪音；

（4）分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理，增强和拉大各图层不同灰阶像素之间的灰度值；

（5）对R图层和G图层进行叠加处理，进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理，然后再进行像素增益处理，这样就可获得最终的图像；

（6）根据最终图像上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽比来判断该疑似缺陷是否为裂纹。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其特征在于：获得工件的彩色图片后首先对工件的彩色图片进行白平衡调整。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其特征在于：在对工件进行拍照的过程中，使用紫外线LED黑光灯对工件进行照射。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测方法，其特征在于：步骤5）完成后，需要对最终的图像进行边缘提取处理、灰度图像二值化处理。

5.一种基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其特征在于，其包括：

拍照单元，所述拍照单元用于对表面附着有荧光磁粉液的工件进行拍照，获得工件的彩色照片；

图层提取单元，所述图层提取单元用于提取工件彩色照片中的R图层、G图层和B图层；

局部平滑处理单元，所述局部平滑处理单元用于分别对提取的R图层、G图层和B图层进行局部平滑处理，消除图层上的杂点噪音；

像素增益处理单元，所述像素增益处理单元用于分别对提取的R图层、G图层、B图层进行像素增益处理，增强和拉大各图层不同灰阶像素之间的灰度值；

叠加相减处理单元，所述叠加相减处理单元用于对R图层和G图层进行叠加处理，进行叠加处理后的图片再与B图层进行相减处理，获得最终的图像；

检测单元，所述检测单元用于根据最终图像上疑似缺陷图案的长度、宽度、面积、长宽比来判断该疑似缺陷是否为裂纹。

6.根据权利要求5所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其特征在于：其还包括一白平衡调整单元，所述白平衡调整单元对工件的彩色图片进行白平衡调整。

7.根据权利要求5所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其特征在于：还包括用于对工件进行拍照的紫外线LED黑光灯。

8.根据权利要求5所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其特征在于：其还包括一边缘提取处理单元，所述边缘提取处理单元用于对最终的图像进行提取边缘处理操作。

9.根据权利要求5所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其特征在于：其还包括一灰度图像二值化处理单元，所述灰度图像二值化处理单元用于对最终的图像进行灰度图像二值化处理操作。

10.根据权利要求5所述的基于图像处理的荧光磁粉探伤检测系统，其特征在于：其还包括腐蚀单元和膨胀单元，所述腐蚀单元用于对最终的图像进行腐蚀处理，所述膨胀单元用于对最终的图像进行膨胀处理。