CN107403445B - 一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，首先以区域块为处理对象，并以中心区域为基准区域，在中心水平方向上，找出与基准区域大小和形状均相同的对比区域，然后计算同一方向角的对比区域和基准区域的磨痕差异度，通过磨痕差异度计算磨痕轴方向角，根据磨痕方向角得到磨斑摆正图，进而得到磨痕种子图，最终得到磨斑区域图；接着根据磨斑区域图的磨斑区域面积，计算磨斑区域的等效半径和方向半径，根据等效半径和方向半径，计算出方向半径的极差；根据磨斑区域图的磨斑区域面积，计算出磨斑区域图的轴差和离心度，最后通过三个钢球的磨斑图像的等效半径、极差、轴差和离心度，采用加权均值法计算润滑剂抗磨性指数。

Description

一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法

技术领域

本发明涉及一种润滑剂抗磨性对比分析方法，尤其是一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法。

背景技术

四球摩擦磨损试验机因结构简单、试验周期短、用油量少、费用低等特点，被广泛用于评价润滑剂抗磨性。依据《润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)》(SH/T0189-92)，润滑剂抗磨性能评定方法为：在四球摩擦磨损试验机上，将直径为12.7mm的四个钢球按照等边四边体进行排列，下面三个钢球被待测的试油所覆盖，另一个钢球置于其余三个钢球的正上方，在测试压力的作用下，四个钢球形成“三点接触”，当待测的试油达到指定温度(75℃±2℃) 后，顶球按照规定的转速下旋转60分钟，用精度为0.01mm的光学显微镜测量底部三个钢球所形成的磨斑直径，对每个钢球的磨斑直径测量两次，第一次沿着磨痕方向进行，第二次测量时的方向与第一次的方向相垂直，通过对三个底球六次所测量出来磨斑直径进行平均，获得算术平均值，来评定润滑剂的抗磨性能。磨斑直径的测量精度决定了润滑剂的抗磨性能，为了提高磨斑直径的测量精度，发明人基于磨痕的显著的梯度信息提取磨斑区域，通过面积求取等效直径，来评定润滑剂的抗磨性能。上述方法都是通过磨斑直径来评定润滑剂的抗磨性能，具有一定的局限性，不能全面反映润滑剂的抗磨性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，解决了现有通过磨斑直径来评定润滑剂的抗磨性能，具有一定的局限性，不能全面反映润滑剂的抗磨性的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，包括以下步骤：

第一步，用扫描电镜采集三个待测钢球和白色标尺，得到磨斑图像F；通过加权平均法对磨斑图像F进行灰度化处理，得到灰度磨斑图f；

第二步，计算磨斑图像中的单位像素的实际长度h；

第三步，将灰度磨斑图f围绕图像中心点O顺时针旋转θ度，得到旋转磨斑图f_θ；

第四步，以旋转磨斑图f_θ的中心点O为中心选取一定的区域，作为基准区域A_θ；在中心水平方向上，以基准区域A_θ为中心，分别向两侧对称选取与基准区域A_θ大小和形状均相同的s 个区域块作为对比区域D_θ，共得到2s个对比区域D_θ；

第五步，根据同一方向角θ的对比区域D_θ和基准区域A_θ的磨痕差异度C_θ计算磨痕轴方向角

第六步，将第一步中所得的灰度磨斑图f逆时针旋转

度，得到磨斑摆正图

第七步，在上述磨斑摆正图

中提取磨痕区域的种子像素，得到磨痕种子图Sa；

第八步，计算磨痕种子图Sa中所有磨痕种子点像素的灰度均值，并以该灰度均值为自适应阈值对磨斑摆正图

进行分割，得到磨斑区域初图H；

第九步，对磨痕种子图Sa进行形态学膨胀运算，得到磨痕种子膨胀图M_g；

第十步，对磨斑区域初图H和磨痕种子膨胀图M_g进行差分运算，得到磨斑异常图M_l；

第十一步，对磨斑区域初图H和磨斑异常图M_l进行差分处理，得到磨斑差分图M_p；

第十二步，对磨斑差分图M_p进行形态学闭运算，得到磨斑区域图M_r；

第十三步，根据磨斑区域图M_r的磨斑区域面积，计算磨斑区域图M_r的等效半径r_d、方向半径r_r和形心O^r的坐标(x_c,y_c)，并根据单位像素长度h换算出等效半径r_d的真实距离；

第十四步，根据磨斑区域图M_r的方向半径r_r和等效半径r_d，计算方向半径的极差J_r，再根据单位像素长度h换算出方向半径极差J_r的真实距离；

第十五步，根据磨斑区域图M_r的长轴l_a、短轴l_b和轴心O^z，计算出磨斑区域图Mr的轴差l_c和离心度l_d，再根据单位像素长度h换算出轴差l_c和离心度l_d的真实距离；

第十六步，根据三个钢球的磨斑图像的等效半径r_d、极差J_r、轴差l_c和离心度l_d，采用加权均值法计算润滑剂抗磨性指数Q。

优选地，第四步中，基准区域A_θ为边长2ω+1像素的正方形，其面积

的大小为

其中，ω取值范围为3～20；在选取对比区域D_θ时，两个相邻的区域块的位置部分重叠或不重叠。

优选地，第五步中，磨痕轴向角

的计算过程如式(1)所示：

其中，i,j为整数，分别是对比区域和基准区域像素坐标的行号和列号，

_α和β分别为第k个对比区域

的行向和列向的微移量，取α＝-1,0,1和β＝-1,0,1；A_θ(i,j)为方向角θ的基准区域A_θ中的像素点(i,j)的灰度值；

为方向角θ的第k个对比区域

中的像素点 (i+α,j+β+k(2ω+1))的灰度值。

优选地，第七步中，按照式(2)提取磨斑摆正图

中磨痕区域的种子像素得到磨痕种子图Sa，具体地：

当Sa(x,y)＝1时，表示该像素点为磨痕种子点；当Sa(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨痕种子点，其中，μ和ν分别表示像素点

行和列的偏移量。

优选地，第八步中，按照式(3)得到磨斑区域初图H：

其中，T₁为自适应阈值，取值为磨痕种子图Sa中所有磨痕种子点像素的灰度均值；当 H(x,y)＝1时，表示该像素点为磨磨斑区域的种子点；当H(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨磨斑区域的种子点。

优选地，第十步中，按照式(4)得到磨斑的异常图M_l：

当M_l(x,y)＝1时，表示该像素点为磨斑的异常图M_l像素点；当M_l(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨斑的异常图M_l像素点。

优选地，第十一步，按照式(5)得到磨斑差分图M_p：

其中，M_l(x,y)和M_p(x,y)分别表示异常图M_l和磨斑差分图M_p中像素点(x,y)的像素值。

优选地，第十六步中，根据三个钢球等效半径r_d的最小值r_dmin、均值r_dmean和最大值r_dmax、三个钢球的极差J_r的最小值J_rmin、均值J_rmean和最大值J_rmax、三个钢球的轴差l_c的最小值l_cmin、均值l_cmean和最大值l_cmax和三个钢球的离心度l_d的最小值l_dmin、均值l_dmean和最大值l_dmax，通过式(6)计算润滑剂的抗磨性指数Q：

其中，D为最大的磨斑半径值，通常取值为0.5mm；κ_t(t＝1,2,...,8)为权重系数，取值为0-1之间的小数，满足

权重系数取值为：κ₁＝0.4、κ₂＝0.15、κ₃＝0.1、κ₄＝0.05、κ₅＝0.1、κ₆＝0.05、κ₇＝0.1和κ₈＝0.05。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，首先以区域块为处理对象，并以中心区域为基准区域，在中心水平方向上，找出与基准区域大小和形状均相同的对比区域，然后计算同一方向角的对比区域和基准区域的磨痕差异度，通过磨痕差异度计算磨痕轴方向角，根据磨痕方向角得到磨斑摆正图，进而得到磨痕种子图，最终得到磨斑区域图；接着根据磨斑区域图的磨斑区域面积，计算磨斑区域的等效半径和方向半径，根据等效半径和方向半径，计算出方向半径的极差；根据磨斑区域图的磨斑区域面积，计算出磨斑区域图的轴差和离心度，最后通过三个钢球的磨斑图像的等效半径、极差、轴差和离心度，采用加权均值法计算润滑剂抗磨性指数。现有的方法仅通过测量磨斑直径的大小来评定润滑剂的抗磨性能，本方法建立等效半径、极差、轴差和离心度四个表面形貌指标，基于加权均值法来评价润滑剂的抗磨性能，使润滑剂抗磨性评价更加科学合理。

附图说明

图1为磨斑图像F；

图2为灰度磨斑图f；

图3为方向角θ；

图4为旋转磨斑图f_θ；

图5为磨斑摆正图

图6为磨斑区域初图H；

图7为磨痕种子膨胀图M_g；

图8为磨斑差分图M_p；

图9为磨斑区域图M_r；

图10为样本2磨斑图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明涉及一种形貌分析的润滑剂抗磨性对比分析方法，具体包括如下步骤：

步骤S0，磨斑图像采集及其灰度化处理:

分别采集三个钢球表面及标尺的图像，采集设备可采用扫描电镜或高倍电子显微镜，并对其进行灰度化处理。具体地，如图1所示，采集到的带标尺的钢球表面的磨斑图为F，对磨斑图F进行灰度化处理，得到如图2所示的灰度磨斑图f，以消除磨斑表面的颜色信息，灰度化处理的方法可采用平均值法、最大值法和加权平均值法等。假定F和f的尺寸为m×n，某像素点的坐标为(x，y)，x和y表示该像素点的行号和列号，满足：x和y均为整数，且 1≤x≤m,1≤y≤n。

本实施例中，m＝768，n＝1024，灰度化处理采用加权平均法。

步骤S1，计算单位像素长度h：

检测磨斑图像中的标尺区域，结合标尺的实际尺寸，计算磨斑图像中的单位像素的实际长度h。本实施例中，h＝0.00067mm/像素。

步骤S2，图像旋转：

四球摩擦试验得到的磨斑，主要由钢球间的相互摩擦所形成的形貌，表现为磨痕和异常磨损(如：烧蚀、黏着等)；磨痕呈条状分布，利用该分布特性度量不同角度下的相邻区域的相似性，可以测定出不同方向角下的磨痕的条状分布特性的显著性，如图3所示，当方向角θ和磨痕方向一致时，相邻区域的相似性最高，磨痕的条状分布特性也最为显著，其中，方向角θ是以图像中心点O为顶点，任一射线和水平右射线所形成的夹角。

实际操作中，沿着图像方向角方位的区域块很难选取，且计算繁琐，故本发明采用旋转图像的方法，将方向角转至水平方向，将方向角方位的区域块转变为如图4所示的水平处理。

具体地，将灰度磨斑图f围绕图像中心点O顺时针旋转θ度，得到旋转磨斑图f_θ，假定其大小为m_θ×n_θ，此时计算水平方向区域块的相似性等同于计算灰度磨斑图f在方向角θ方位上的区域块的相似性。

步骤S3，基准区域和对比区域的选取：

考虑到磨斑边缘区域易受噪声和磨屑的干扰，且中心区域的条状特征最为明显，因此选择磨斑中心区域作为基准区域来度量方向角θ时的磨痕相似性。

具体地，以步骤S2得到的旋转磨斑图f_θ的中心点O(坐标为

)为中心任意选取一定的区域，称为基准区域A_θ，其中，

和

均为整数,[]表示四舍五入取整运算。

基准区域A_θ的形状为圆形、菱形或正方形，其边长或直径的长度为2ω+1像素单位，其中，考虑磨痕的最小基元特征和运算速度，ω取值范围为3～20，其面积

的大小为

本实施例中，基准区域A_θ为正方形，其面积

的大小为

其中，ω＝5。

为了比较中心水平方向上区域块的相似性，在中心水平方向上，以基准区域A_θ为中心，分别向两侧对称选取与基准区域A_θ大小和形状均相同的s个区域块作为对比区域D_θ，s的取值范围为1～10；之后共得到2s个对比区域D_θ，对比区域D_θ从左到右编号为

表示左起第k个对比区域D_θ。

同时，在选取对比区域D_θ时，两个相邻的区域块的位置部分重叠或不重叠，优选地，两个相邻区域块的中心点间的距离为2ω+1。

根据磨斑图像的特点s＝3，且相邻的区域块不重叠。

步骤S4，计算磨痕轴向角：

为了降低噪声和试验规范等因素的影响，分别计算对比区域D_θ中的第k个对比区域

与基准区域A_θ之间的差异度

即分别计算对比区域

本身及其相邻的八个方向的区域块与基准区域A_θ之间的灰度差，并取所得的九个灰度差中的最小值作为第k个对比区域

和基准区域A_θ之间的差异度

计算同一方向角θ所有对比区域D_θ和基准区域A_θ之间的差异度作为该方向角θ的磨痕差异度C_θ；当磨痕差异度C_θ为最小值时，方向角θ即为磨痕轴向角

对比区域

的八个方向邻域块为对比区域

向左上、上、右上、左、右、左下、下、右下八个方向微移动1个像素单位后得到的区域块。

磨痕轴向角的计算过程如式(1)所示。

其中，i,j为整数，分别是对比区域和基准区域像素坐标的行号和列号，

_α和β分别为对比区域

的行向和列向的微移量，取α＝-1,0,1和β＝-1,0,1；A_θ(i,j)为方向角θ的基准区域A_θ中的像素点(i,j)的灰度值；

为方向角θ的第k个对比区域

中的像素点 (i+α,j+β+k(2ω+1))的灰度值。

本实施例中，

步骤S5，旋转灰度磨斑图：

将步骤S0得到的灰度磨斑图f顺时针旋转

度，得到如图5所示磨斑摆正图

使得磨痕方向处于水平位置，其大小为

本实施例中，

步骤S6，提取磨痕种子点：

磨痕区域的像素点具有邻域内列向相似性和行向相异性的特点，进而在步骤S5所得的磨斑摆正图

中任意选取一区域块，同时将该区域块和其八个方向的邻区块域为研究区域，按照式(2)提取磨斑摆正图

中磨痕区域的种子像素得到磨痕种子图Sa，具体地：

当Sa(x,y)＝1时，表示该像素点为磨痕种子点；当Sa(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨痕种子点，其中，μ和ν分别表示像素点

行和列的偏移量。

步骤S7，磨斑区域初图提取：

计算磨痕种子图Sa中所有磨痕种子点像素的灰度均值，并以该灰度均值为自适应阈值，对步骤S5得到的磨斑摆正图

进行分割，得到如图6所示磨斑区域初图H，计算式如式(3) 所示：

其中，T₁为自适应阈值，取值为磨痕种子图Sa中所有磨痕种子点像素的灰度均值；当 H(x,y)＝1时，表示该像素点为磨磨斑区域的种子点；当H(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨斑区域的种子点。本实施例中，T₁＝126。

步骤S8，磨痕种子点膨胀运算：

为连接相邻区域内的像素种子点，对步骤S13得到的磨痕种子图Sa进行形态学膨胀运算，得到如图7所示磨痕种子膨胀图M_g。根据磨斑区域的形态特征，膨胀运算的结构算子选择₅×5 ～15×15的圆形。实施例中，取7×7的圆形结构元素。

步骤S9，提取磨斑的异常亮度区：

对磨斑区域初图H(由步骤S7得到)和磨痕种子膨胀图M_g(由步骤S8得到)进行差分运算，以消除拍摄环境引起的异常亮度区域，得到磨斑的异常图M_l，计算式如式(4)所示：

当M_l(x,y)＝1时，表示该像素点为磨斑的异常图M_l像素点；当M_l(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨斑的异常图M_l像素点。

步骤S10，异常图和磨斑区域初图的差分处理：

对磨斑区域初图H和磨斑异常图M_l进行差分处理，得到如图8所示的磨斑差分图M_p，计算式如式(5)所示：

其中，M_l(x,y)和M_p(x,y)分别表示异常图M_l和磨斑差分图M_p中像素点(x,y)的像素值。

步骤S11，磨斑区域提取：

对磨斑差分图M_p进行形态学闭运算，即先膨胀后腐蚀，得到磨斑区域图M_r。根据磨斑区域的形态特征，膨胀运算的结构算子选择5×5～15×15的圆形。实施例中，取7×7的圆形结构元素。

步骤S12，计算等效半径和形心坐标：

根据磨斑区域图M_r的磨斑区域面积(磨斑区域面积为M_r中像素值为1的所有像素的个数)，计算出其磨斑区域的等效半径r_d，根据磨斑区域的均质特性，计算出磨斑区域形心O^r的坐标(x_c,y_c)，x_c和y_c分别为形心O^r的行号和列号；再根据单位像素长度h换算出等效半径r_d真实距离。

本实施例中，r_d＝0.24411mm，x_c＝646，y_c＝688。

步骤S13，基于单位像素长度计算半径指标参数：

方向半径定义为不同射线方向下形心O^r到磨斑外轮廓点间的最远距离，用符号r_r表示。假定以1°为步长顺时针向外作射线，则方向半径r_r中包含360个数据。

根据方向半径r_r，计算方向半径极差J_r。半径极差J_r定义为方向半径r_r的最大值和最小值之差；再根据单位像素长度h换算出方向半径极差J_r的真实距离。

本实施例中，J_r＝0.03124mm。

步骤S14，结合单位像素长度计算轴参数：

轴参数包括磨斑区域的长轴、短轴、轴心坐标、轴差和离心度。长轴为磨斑区域中磨痕方向的最长的连续线段的长度，即M_r中水平方向的最长的线段，用符号l_a表示；短轴为磨痕垂直方向的最长的线段的长度，M_r中垂直方向的最长的线段，用符号l_b表示；长轴和短轴的相交点为轴心O^z，用(x_z,y_z)表示轴心的坐标；轴差l_c为长轴和短轴的差，即l_c＝l_a-l_b；离心度定义为磨斑轴心O^z和形心O^r间的距离l_d，再根据单位像素长度h换算出轴差l_c和离心度l_d的真实距离。

本实施例中，x_z＝645，y_z＝686，l_c＝0.00671mm，l_d＝0.00157mm。

步骤S15，润滑剂的抗磨性对比分析：

根据专家知识，建立等效半径r_d、极差J_r、轴差l_c和离心度l_d四个表面形貌指标，采用加权均值法计算润滑剂抗磨性指数Q，来表征润滑剂的抗磨性能的好坏；

具体地，假定三个钢球的等效半径的最小值、均值和最大值分别为r_dmin、r_dmean和r_dmax；三个钢球的极差的最小值、均值和最大值分别为J_rmin、J_rmean和J_rmax；三个钢球的轴差的最小值、均值和最大值分别为l_cmin、l_cmean和l_cmax；三个钢球的离心度的最小值、均值和最大值分别为l_dmin、l_dmean和l_dmax。润滑剂的抗磨性指数用Q表示(如式(6)所示)，通过计算待比较的多种润滑剂的Q值，Q值越大，抗磨性越差，Q值越小，抗磨性越好。

其中，D为最大的磨斑半径值，通常取值为0.5mm；κ_t(t＝1,2,...,8)为权重系数，取值为0-1之间的小数，满足

权重系数取值为：κ₁＝0.4、κ₂＝0.15、κ₃＝0.1、κ₄＝0.05、κ₅＝0.1、κ₆＝0.05、κ₇＝0.1和κ₈＝0.05。实施例中，r_dmin＝0.24307mm，r_dmean＝0.24351mm，r_dmax＝0.24411mm，J_rmin＝0.02812mm，J_rmean＝0.03162mm，J_rmax＝0.03549mm，l_cmin＝0.00671mm，l_cmean＝0.0083mm，l_cmax＝0.01087mm，l_dmin＝0.00157mm，l_dmean＝0.002056mm，l_dmax＝0.00273mm，计算得：Q＝0.26885。

进一步的，选择另一个样本(样本2)与本实施例的样本(样本1)进行对比分析，样本 2的其中一个底球的磨斑图如图10所示，两个样本的抗磨性指标的量测数据如表1所示。

按照国标的方法，测得的两个样本的磨斑直径均为0.48mm，同时从检测数据可以看出两个样本的等效半径非常接近，分别是0.24351和0.24269，很容易判定两个样本的具有相同的抗磨性能，或判定出样本2的抗磨性略优于样本1，产生错误的判定结果。

按照本发明的方法分别计算得到样本1和样本2的抗磨性指数为0.26885和0.35234，判定样本1的抗磨性优于样本2，可见，本发明方法在遵循国标的基础上，增加了新的形貌指标后能得到更鲁棒的结果。

表1 两个样本的抗磨性指标的量测数据

按照以上本发明的技术方案，从运行时间、精度分析和科学性三方面，对比本发明方案和当前现有测定技术的优缺点。

(1)运行时间。以一张图像大小为768×1024的图像为例，当前技术检测大致需要大约为 180s到200s。本发明对该图像进行测定，所用的时间约为60s到90s。可见，本发明中提出的方法的处理速度具有明显的优势。

(2)精度分析。当前测量方法的测量精度为0.01mm，以计算机采集的图像大小768×1024 为例，本方法中，1个像素点测量精度为0.00067mm，测量精度大为提高。

(3)科学性。当前方法仅通过测量磨斑直径的大小来评定润滑剂的抗磨性能，本方法建立等效半径、极差、轴差和离心度四个表面形貌指标，基于加权均值法来评价润滑剂的抗磨性，使润滑剂抗磨性评价更加科学合理。

Claims (8)

1.一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，用扫描电镜采集三个待测钢球和白色标尺，得到磨斑图像F；通过加权平均法对磨斑图像F进行灰度化处理，得到灰度磨斑图f；

第二步，计算磨斑图像中的单位像素的实际长度h；

第三步，将灰度磨斑图f围绕图像中心点O顺时针旋转θ度，得到旋转磨斑图f_θ；

第四步，以旋转磨斑图f_θ的中心点O为中心选取一定的区域，作为基准区域A_θ；在中心水平方向上，以基准区域A_θ为中心，分别向两侧对称选取与基准区域A_θ大小和形状均相同的s个区域块作为对比区域D_θ；共得到2s个对比区域D_θ；

第五步，根据同一方向角θ的对比区域D_θ和基准区域A_θ的磨痕差异度C_θ计算磨痕轴方向角

第六步，将第一步中所得的灰度磨斑图f逆时针旋转

度，得到磨斑摆正图

第七步，在上述磨斑摆正图

中提取磨痕区域的种子像素，得到磨痕种子图Sa；

第八步，计算磨痕种子图Sa中所有磨痕种子点像素的灰度均值，并以该灰度均值为自适应阈值对磨斑摆正图

进行分割，得到磨斑区域初图H；

第九步，对磨痕种子图Sa进行形态学膨胀运算，得到磨痕种子膨胀图M_g；

第十步，对磨斑区域初图H和磨痕种子膨胀图M_g进行差分运算，得到磨斑异常图M_l；

第十一步，对磨斑区域初图H和磨斑异常图M_l进行差分处理，得到磨斑差分图M_p；

第十二步，对磨斑差分图M_p进行形态学闭运算，得到磨斑区域图M_r；

第十三步，根据磨斑区域图M_r的磨斑区域面积，计算磨斑区域图M_r的等效半径r_d、方向半径r_r和形心O^r的坐标(x_c,y_c)，并根据单位像素长度h换算出等效半径r_d的真实距离；

第十四步，根据磨斑区域图M_r的方向半径r_r和等效半径r_d，计算方向半径的极差J_r，再根据单位像素长度h换算出方向半径极差J_r的真实距离；

第十五步，根据磨斑区域图M_r的长轴l_a、短轴l_b和轴心O^z，计算出磨斑区域图M_r的轴差l_c和离心度l_d，再根据单位像素长度h换算出轴差l_c和离心度l_d的真实距离；

第十六步，根据三个钢球的磨斑图像的等效半径r_d、极差J_r、轴差l_c和离心度l_d，采用加权均值法计算润滑剂抗磨性指数Q。

2.根据权利要求1所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第四步中，基准区域A_θ为边长2ω+1像素的正方形，其面积

的大小为

其中，ω为3～20；在选取对比区域D_θ时，两个相邻的区域块的位置部分重叠或不重叠。

3.根据权利要求1所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第五步中，磨痕轴向角

的计算过程如式(1)所示：

其中，i,j为整数，分别是对比区域和基准区域像素坐标的行号和列号，

[]表示四舍五入取整运算；α和β分别为第k个对比区域

的行向和列向的微移量，取α＝-1,0,1和β＝-1,0,1；A_θ(i,j)为方向角θ的基准区域A_θ中的像素点(i,j)的灰度值；

为方向角θ的第k个对比区域

中的像素点(i+α,j+β+k(2ω+1))的灰度值；ω为3～20。

4.根据权利要求1所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第七步中，按照式(2)提取磨斑摆正图

中磨痕区域的种子像素得到磨痕种子图Sa，具体地：

当Sa(x,y)＝1时，表示该像素点为磨痕种子点；当Sa(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨痕种子点，其中，μ和ν分别表示像素点

行和列的偏移量。

5.根据权利要求1所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第八步中，按照式(3)得到磨斑区域初图H：

其中，T₁为自适应阈值，取值为磨痕种子图Sa中所有磨痕种子点像素的灰度均值；当H(x,y)＝1时，表示该像素点为磨斑区域的种子点；当H(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨斑区域的种子点。

6.根据权利要求5所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第十步中，按照式(4)得到磨斑的异常图M_l：

当M_l(x,y)＝1时，表示该像素点为磨斑的异常图M_l像素点；当M_l(x,y)＝0时，表示该像素点为非磨斑的异常图M_l像素点。

7.根据权利要求6所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第十一步，按照式(5)得到磨斑差分图M_p：

其中，M_l(x,y)和M_p(x,y)分别表示异常图M_l和磨斑差分图M_p中像素点(x,y)的像素值。

8.根据权利要求1所述的一种用于润滑剂抗磨性的形貌对比分析方法，其特征在于：第十六步中，根据三个钢球等效半径r_d的最小值r_dmin、均值r_dmean和最大值r_dmax、三个钢球的极差J_r的最小值J_rmin、均值J_rmean和最大值J_rmax、三个钢球的轴差l_c的最小值l_cmin、均值l_cmean和最大值l_cmax和三个钢球的离心度l_d的最小值l_dmin、均值l_dmean和最大值l_dmax，通过式(6)计算润滑剂的抗磨性指数Q：

其中，D为最大的磨斑半径值，取值为0.5mm；κ_t为权重系数，取值为0-1之间的小数，满足

权重系数取值为：κ₁＝0.4、κ₂＝0.15、κ₃＝0.1、κ₄＝0.05、κ₅＝0.1、κ₆＝0.05、κ₇＝0.1和κ₈＝0.05。

Images