腐蝕圖像Champion樣圖計(jì)算機(jī)處理技術(shù)研究

(裝甲兵工程學(xué)院 裝備再制造工程系，北京 100072)

腐蝕圖像Champion樣圖計(jì)算機(jī)處理技術(shù)研究

閆 濤 劉貴民 謝鳳寬

(裝甲兵工程學(xué)院 裝備再制造工程系，北京 100072)

以Champion腐蝕標(biāo)準(zhǔn)樣圖為例，介紹了一種計(jì)算機(jī)腐蝕圖像處理方法。分析了腐蝕圖像處理流程，尤其是腐蝕圖像預(yù)處理中格式轉(zhuǎn)換、圖像分割、統(tǒng)計(jì)分析的實(shí)現(xiàn)方法。

腐蝕圖像 計(jì)算機(jī)圖形處理 腐蝕檢測(cè)

0 引言

腐蝕圖像作為判斷腐蝕類型、評(píng)價(jià)腐蝕程度、研究腐蝕規(guī)律與特征的重要依據(jù)，具有直觀、簡(jiǎn)捷等特點(diǎn)。然而對(duì)材料的腐蝕圖像進(jìn)行人工識(shí)別和診斷是一項(xiàng)冗長(zhǎng)的工作，而且容易受主觀因素的影響。如何從大量的腐蝕圖像中提取豐富的腐蝕信息，將這些信息進(jìn)行定量描述，并轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠自動(dòng)識(shí)別的信息，以便從中獲取知識(shí)，對(duì)腐蝕類型和腐蝕程度進(jìn)行客觀而準(zhǔn)確的診斷和評(píng)價(jià)，是裝備腐蝕控制研究的重要組成部分。

1 腐蝕圖像判斷標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于定性的表觀檢查來(lái)說(shuō)，腐蝕程度的評(píng)定及腐蝕特征的表述明顯地受到人為因素的影響，具有主觀隨意性。一些組織和個(gè)人做了多方努力，以期建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定方法，其中有代表性的工作包括Champion提出的標(biāo)準(zhǔn)樣圖[1]。Champion樣圖雖然有其局限之處，但給利用圖像判斷腐蝕情況尤其是宏觀腐蝕情況提供了標(biāo)準(zhǔn)。另外，可以根據(jù)微觀顯微形貌的腐蝕特征，進(jìn)行初步分析和判斷。

2 腐蝕圖像的采集

腐蝕圖像可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行采集。一是借助于數(shù)據(jù)相機(jī)采集腐蝕部位的宏觀形貌，此類方法優(yōu)點(diǎn)是采集設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作；其缺點(diǎn)是采集的圖像隨機(jī)性強(qiáng)，易受外界光源等因素的影響，圖像特征受干擾較多；二是利用實(shí)驗(yàn)室顯微鏡采集微觀腐蝕形貌，其優(yōu)點(diǎn)是采集圖像信息豐富，可以進(jìn)行測(cè)量，甚至可以借助于其他設(shè)備對(duì)圖像中的微區(qū)元素、成份進(jìn)行標(biāo)定。

3 腐蝕圖像預(yù)處理

在獲取腐蝕圖像特征前，需要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，主要包括圖像格式轉(zhuǎn)換、彩色與灰度圖像轉(zhuǎn)換等。本文采用Delphi語(yǔ)言進(jìn)行了腐蝕圖像處理與特征提取方法的實(shí)現(xiàn)。

3.1 腐蝕圖像格式轉(zhuǎn)換

一般圖像采集終端的圖像存貯格式為JPEG格式，此種格式采用二維離散余弦變換算法，其顏色模型比RGB模型更容易進(jìn)行壓縮。BMP位圖文件格式是常見的圖像格式之一，它采用4個(gè)位圖文件頭、位圖信息頭、調(diào)色板數(shù)據(jù)和位圖數(shù)據(jù)等4個(gè)部分。在進(jìn)行腐蝕圖像處理時(shí)，主要用到BMP文件的位圖寬度、高度、像素位數(shù)等信息。

雖然JPEG格式存貯方便，但在腐蝕圖像處理過(guò)程中，BMP格式容易進(jìn)行圖像的操作，因此需要把JPEG格式轉(zhuǎn)換為BMP格式。實(shí)現(xiàn)方法如下：

mebmp:=TImage.create(Application);

mebmp.picture.bitmap.assign(image1.Picture. Graphic);

if SavePictureDialog1.Execute then

mebmp.picture.savetofile(savepicturedialog1. filename);

3.2 彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像

為了更有利于圖像的處理，一般把彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。灰度圖像矩陣元素的取值范圍通常為[0，255]，即256 級(jí)灰度圖像，“0”代表純黑色，“255”代表純白色，中間的數(shù)字由小到大表示由黑到白的過(guò)渡色。在轉(zhuǎn)灰度圖像的過(guò)程中，一般要首先定義圖像的長(zhǎng)、寬，像素矩陣的維數(shù)，每個(gè)像素點(diǎn)(紅、綠、藍(lán))顏色等參數(shù)為整數(shù)型。然后依次對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算操作。主要實(shí)現(xiàn)方法如下：

Var x,y,i,j,red,green,blue,g,h: Integer; color1: TColor;

x:=Imagerelief.Picture.Width;

y:=Imagerelief.Picture.Height;

color1 := Imagerelief.Canvas.Pixels[i,j];

red := GetRValue(Color1); Green := GetGValue(color1); blue := GetBValue(color1);

h:=299*red+ 587*green+114*blue ; g:= h div 1000;

Image2.Canvas.Pixels[i,j] := rgb(g,g,g)。

4 腐蝕圖像分析

腐蝕圖像的分析主要是通過(guò)腐蝕圖像分割和信息提取統(tǒng)計(jì)等步驟完成。

4.1 腐蝕圖像分割

在腐蝕圖像中，由于信息要素分布在有背景的噪聲圖像中，需要通過(guò)圖像分割方法提取到有用的圖像信息。在前述已得到的腐蝕灰度圖中，在腐蝕特征部位與背景之間總存在著灰度值的突變，因此反映出腐蝕部位的特征。本論文采用Laplace邊緣檢測(cè)算子即一種二階微分算子來(lái)檢測(cè)腐蝕區(qū)域的邊緣，利用matlab編程實(shí)現(xiàn)[2]。處理結(jié)果如圖1所示。

圖1 Laplace邊緣檢測(cè)處理后的不銹鋼焊縫腐蝕圖像

4.2 腐蝕圖像二值化

采用圖像分割技術(shù)處理后的腐蝕圖像具有較強(qiáng)的腐蝕特征區(qū)分特性，但若要利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理和統(tǒng)計(jì)腐蝕信息，需要對(duì)腐蝕圖像進(jìn)行二值化處理。二值化處理后的腐蝕圖像僅含有1、0兩個(gè)值，其中腐蝕統(tǒng)計(jì)部位為1，非腐蝕統(tǒng)計(jì)部位為0。通過(guò)Delphi語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序，操作者可以通過(guò)調(diào)整灰度閥值，得出有意義的二值腐蝕圖像。該處理可通過(guò)腐蝕圖像數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行。腐蝕圖像數(shù)據(jù)管理軟件界面如圖2所示。

圖2 兩棲裝備腐蝕圖像數(shù)據(jù)管理界面

圖3 Champion標(biāo)準(zhǔn)樣圖腐蝕圖像處理工作流程

圖4 Champion標(biāo)準(zhǔn)樣圖腐蝕數(shù)目處理

4.3 腐蝕圖像統(tǒng)計(jì)分析

Champion樣圖量化規(guī)定了工件表面腐蝕點(diǎn)數(shù)目、腐蝕面積和腐蝕深度，可以有效地判斷腐蝕程度和腐蝕影響系數(shù)。根據(jù)Champion樣圖的量化標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)處理得到的腐蝕圖像，可以有效地將Champion樣圖由人工判斷轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序處理，從而提高腐蝕圖像統(tǒng)計(jì)的科學(xué)性。其工作流程如圖3所示。

通過(guò)上述流程，用戶可以根據(jù)不同的腐蝕特點(diǎn)，選擇所需的表面腐蝕點(diǎn)數(shù)目、腐蝕面積和腐蝕深度等項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。還要以將腐蝕圖像信息、分析統(tǒng)計(jì)信息存貯到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)工作提供參考。軟件運(yùn)行界面如圖4所示。

5 小結(jié)

腐蝕圖像處理技術(shù)對(duì)于提高腐蝕檢測(cè)效率，增強(qiáng)腐蝕數(shù)據(jù)管理具有重要意義。Champion標(biāo)準(zhǔn)樣圖作為一種量化的宏觀腐蝕檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將其采用計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)處理是一種嘗試。論文采用的圖像數(shù)學(xué)算法借鑒了比較成熟的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)算法，隨著科學(xué)的發(fā)展也將逐漸改進(jìn)。

[1] 吳蔭順, 方智, 何積銓等. 腐蝕試驗(yàn)方法與防腐蝕檢測(cè)技術(shù)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1996年:28-36.

[2] 賀興華, 周媛媛, 王繼陽(yáng)等. matlab7.x圖像處理[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2006: 146-149.

Corrosion Image Computer Prcessing According to Champion Standard

YAN Tao, LIU Gui-min, XIE Feng-kuan
(Department of Equipment Remanufacture Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

According to the Champion corrosion standard image, a method to process corriosion image by computer is introduced. To realize the processing of corrosion image, the methods of image format conversion, image division and image statistic are investigated.

corrosion image; image computer processing; corrosion measuring

TG174

A

軍隊(duì)青年創(chuàng)新研究基金課題

閆濤 (1981－) ，男，碩士，講師，研究方向：裝備腐蝕與防護(hù)，軍用材料與表面工程。