成像无损检测中缺陷的分类与面积计算

　　1　引　　言

　　在工业产品的成像无损检测中,利用数字图像信息对缺陷进行描述一直是无损检测面临的重要问题[1,2]。产品中缺陷的形状很不规则,形状各异, 给缺陷的识别和特征提取带来较大困难,因此,本文以二维图像为例,提出一种缺陷有分类方法,以便准确地计算面积,并为提取其它缺陷特征奠定基础,从而进一 步对缺陷定性和定量。

　　2　缺陷区域的分类

　　设缺陷区域的面积为A,边界上的坐标为En(xn,yn),kb为边界上的总点数,n=1,2,…kb,则根据缺陷形状的差异,其计算方法有所不同。为了有效地提取缺陷面积特征,按缺陷边界轮廓的复杂程度,把缺陷分为简单缺陷、凹陷缺陷和空洞缺陷。

　　2.1　简单缺陷

　　(1)定义

　　定义:如果某缺陷的边界没有凹陷且区域内部没有空洞,则称该区域为简单缺陷。简单缺陷的形状如图1所示。

　　(2)面积计算公式

　　2.2　凹陷缺陷

　　(1)定义

　　凹陷缺陷是指缺陷边界上有向缺陷内侧凹陷的部分,如图2所示,图2(a)为具有上下凹陷的缺陷,图2(b)为具有左右凹陷的缺陷。

　　定义:在图像f(x,y)中,如果某缺陷边界坐标中存在相同纵坐标的点kn≥4,且满足f(xj2+1,j)=0,f(xj3-1,j)=0。则称该缺陷为凹陷缺陷,并且区域边界至少有一个向上或向下的凹陷。

　　同理,如果在区域边界中存在相同横坐标的点数km≥4,且满足f(i,yi2+1)=0,f(i,yi3-1)=0。则也称该缺陷为凹陷缺陷,并且缺陷边界至少有一个向左或向右的凹陷。

　　(2)面积计算公式

　　同理,左右凹陷缺陷面积计算公式为:

　　式中:m为区域向左凹陷个数;n为区域向右凹陷个数;xmin,xmax为区域边界横坐标的最小值和最大值;ik1,ik2为区域向左第k个凹 陷的横坐标的最小值和最大值;ik3,ik4为区域向右第k个凹陷的横坐标的最小值和最大值;yikmin,yikmax为第k个凹陷对应于横坐标值为i 的纵坐标的最小值和最大值.

　　在实际计算缺陷区域面积时,一般只需采用(2)或(3)即可。当采用公式(2)计算时,由于是对区域沿Y轴层层扫描,故左右凹陷不影响面积的计算;当采用公式(3)计算时,由于是沿X轴层层扫描,故上下凹陷不影响面积计算。

　　2.3　空洞缺陷

　　(1)定义

　　空洞缺陷是指在区域中含有灰度值为零的部分,如图3所示。

　　定义:如果图像f(x,y)中某个区域的第j行存在xjmax-xjmin>1,且xjmin+ujxjmin,(vj≥1)成立,则当f(xjmin+uj+1,j)=0和f(xjmax-vj-1,j)=0时,称该区域为空洞区域,并且至少有一个空洞。