一种基于图像传感器的密封裂纹识别方法与流程

本发明涉及视觉无损检测领域，尤其涉及一种基于图像传感器的密封裂纹识别方法。

背景技术：

1、密封结构广泛应用于电池包、管路接头、阀体端盖和精密壳体等部件中，密封区域表面裂纹会影响结构的气密性和使用可靠性。现有密封裂纹识别多采用人工目检、普通相机拍摄、灰度阈值分割或边缘检测方式，对密封表面的线状痕迹、边界断裂和灰度突变进行识别，并根据静态图像中的形态特征判断是否存在裂纹。

2、然而，密封区域表面常存在加工纹理、油膜反光、压合痕迹和轻微划痕，静态图像中的线状特征容易与真实裂纹混淆；部分浅裂纹在未受力状态下开口较小，仅凭灰度差异和边缘连续性难以稳定检出。现有方法缺少与压力作用过程相对应的动态响应判断，无法有效利用裂纹在加载、保持和释放过程中的开口变化、边缘相对位移和残余开口特征，导致浅裂纹漏检和非裂纹干扰误判。

3、因此，如何提供一种基于图像传感器的密封裂纹识别方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种基于图像传感器的密封裂纹识别方法，本发明利用编码微压激励与图像传感技术，识别密封裂纹动态响应，具备检出准确、抗干扰强和稳定性高的优点。

2、根据本发明实施例的一种基于图像传感器的密封裂纹识别方法，包括如下步骤：

3、获取待检测密封结构的密封区域信息、图像采集条件和微压激励条件，并对图像传感器的视场范围与微压激励单元的作用区域进行空间标定，生成密封裂纹识别配置数据；

4、基于密封裂纹识别配置数据对未受微压激励的密封区域图像进行基准化处理和线状区域初始筛取，生成密封区域基准图像数据；

5、基于密封裂纹识别配置数据生成伪随机编码微压激励序列并施加至待检测密封结构，在微压激励施加过程中同步触发图像传感器进行曝光采集，生成编码响应图像序列；

6、基于密封区域基准图像数据和编码响应图像序列，对同一密封检测区域在不同编码压力状态下的图像进行响应对齐，生成压力响应对齐图像数据；

7、基于压力响应对齐图像数据提取疑似线状区域在编码压力变化过程中的裂纹开口位移场、边缘相对位移、形态延展状态和残余开口响应，生成裂纹响应数据；

8、基于裂纹响应数据与伪随机编码微压激励序列，对疑似线状区域进行同步响应筛选和非裂纹干扰排除，生成裂纹候选区域数据；

9、基于裂纹候选区域数据和裂纹响应数据对候选裂纹区域进行结果整合，生成密封裂纹识别结果。

10、可选的，所述密封区域信息包括密封结构类型、密封检测区域、密封接触边界和待检测表面范围，所述图像采集条件包括图像传感器标识、采集分辨率、曝光时间、采集帧率和成像距离，所述微压激励条件包括压力幅值、压力持续时间、压力加载次数和压力释放间隔，所述空间标定包括将图像传感器的视场范围与微压激励单元的作用区域进行坐标对应、区域边界匹配和标定结果记录。

11、可选的，所述密封区域基准图像数据的生成具体包括：

12、基于密封裂纹识别配置数据，从未受微压激励的密封区域图像中截取密封检测区域并进行坐标标记，生成密封检测区域图像；

13、基于密封检测区域图像对图像亮度分布和噪声分布进行图像亮度校正和噪声抑制，生成亮度稳定密封区域图像；

14、基于亮度稳定密封区域图像对背景纹理、密封接触边界和边界轮廓进行纹理平滑与轮廓标准化，生成密封区域基准特征数据；

15、基于密封区域基准特征数据，对密封检测区域中的线状灰度突变、线状边缘连续和纹理断裂进行初始筛取，生成密封区域基准图像数据，所述密封区域基准图像数据包括基准灰度分布、基准纹理分布、基准边界轮廓和疑似线状区域初始分布。

16、可选的，所述编码响应图像序列的生成具体包括：

17、基于密封裂纹识别配置数据中的微压激励条件，对待检测密封结构的微压激励过程进行压力作用过程划分，生成压力节点基础数据；

18、对压力节点基础数据中不同压力节点按照非等间隔顺序进行编码排列，并将各压力节点的微压激励条件关联至对应编码位置，生成伪随机编码微压激励序列；

19、基于伪随机编码微压激励序列，驱动微压激励单元按照节点排列顺序向待检测密封结构施加微压激励，生成编码压力执行数据，所述编码压力执行数据包括压力节点类型、节点开始时刻、节点结束时刻、压力幅值、压力持续时间、压力释放间隔和压力状态标识；

20、基于编码压力执行数据和图像采集条件，将各压力节点对应的执行时刻与图像传感器曝光时刻进行同步绑定，生成压力节点同步触发数据，所述压力节点同步触发数据包括压力节点类型、节点执行时刻、曝光时刻、图像采集帧序号、压力状态标识和同步绑定关系；

21、基于压力节点同步触发数据，在不同编码压力状态下同步采集密封区域图像，并按照采集时刻和压力状态标识进行序列整理，生成编码响应图像序列，所述编码响应图像序列包括不同编码压力状态下的密封区域图像、图像采集时刻、图像采集帧序号、压力状态标识和压力节点类型。

22、可选的，所述压力响应对齐图像数据的生成具体包括：

23、基于密封区域基准图像数据，从编码响应图像序列中定位同一密封检测区域在不同编码压力状态下的对应图像块，生成区域对应图像数据；

24、基于区域对应图像数据，对不同编码压力状态下的密封区域图像块进行边界坐标比对和区域位置配准，生成密封区域位置配准数据；

25、基于密封区域位置配准数据，按照图像采集时刻和压力状态标识对配准后密封区域图像块进行采集时序排列，生成图像采集时序对齐数据；

26、基于图像采集时序对齐数据，以疑似线状区域初始分布为跟踪入口，对同一疑似线状区域在连续编码压力状态下进行局部区域跟踪，生成疑似线状区域跟踪数据；

27、基于疑似线状区域跟踪数据，对同一疑似线状区域在不同编码压力状态下的图像块进行亮度一致化处理和压力状态标识匹配，生成压力响应对齐图像数据。

28、可选的，所述裂纹响应数据的生成具体包括：

29、基于压力响应对齐图像数据，对同一疑似线状区域在不同编码压力状态下的两侧边缘进行定位，生成线状区域边缘定位数据；

30、基于线状区域边缘定位数据，对不同编码压力状态下的两侧边缘间距进行开口位移提取，生成裂纹开口位移场；

31、基于线状区域边缘定位数据中的两侧边缘坐标和裂纹开口位移场中的边缘采样位置，对同一疑似线状区域两侧边缘在不同编码压力状态下的位置变化进行比较，生成边缘相对位移数据；

32、基于边缘相对位移数据和压力响应对齐图像数据，对疑似线状区域的轮廓延伸和端点变化进行提取，生成形态延展状态；

33、基于裂纹开口位移场和形态延展状态，对压力释放后的开口状态与未受微压激励状态下的初始开口状态进行对应，生成残余开口响应；

34、按照压力状态标识对裂纹开口位移场、边缘相对位移数据、形态延展状态和残余开口响应进行响应归集，生成裂纹响应数据。

35、可选的，所述裂纹候选区域数据的生成具体包括：

36、基于裂纹响应数据和伪随机编码微压激励序列，将裂纹开口位移场中的开口位移变化与压力加载节点进行时序对应和状态匹配，生成加载开口匹配数据；

37、基于裂纹响应数据和伪随机编码微压激励序列，将残余开口响应与压力释放节点进行时序对应和响应匹配，生成释放残余匹配数据；

38、基于裂纹响应数据和伪随机编码微压激励序列，将形态延展状态与连续编码压力状态进行连续对应和方向匹配，生成连续延展匹配数据；

39、基于加载开口匹配数据、释放残余匹配数据和连续延展匹配数据，对疑似线状区域进行同步响应筛选和非裂纹干扰排除，生成裂纹候选区域数据，所述裂纹候选区域数据包括候选裂纹位置、候选裂纹轮廓、候选裂纹响应标识和非裂纹干扰排除标识。

40、可选的，所述密封裂纹识别结果的生成具体包括：

41、基于裂纹候选区域数据和裂纹响应数据，对候选裂纹区域进行干扰筛除、同类归并和轮廓修正，生成裂纹位置和裂纹轮廓；

42、基于裂纹响应数据中的形态延展状态，对裂纹轮廓的延伸方向和端点变化方向进行方向归集，生成裂纹延伸方向；

43、基于裂纹响应数据中的裂纹开口位移场和边缘相对位移，对同一候选裂纹区域在不同编码压力状态下的开口变化进行状态归集，生成裂纹开口状态；

44、基于裂纹响应数据中的残余开口响应，对压力释放后的开口状态与未受微压激励状态下的初始开口状态进行残余归集，生成裂纹残余响应状态，并将裂纹位置、裂纹轮廓、裂纹延伸方向、裂纹开口状态和裂纹残余响应状态进行结果整合，生成密封裂纹识别结果。

45、本发明的有益效果是：

46、本发明通过在密封裂纹识别过程中引入伪随机编码微压激励序列，使待检测密封结构在压力加载、压力保持、压力释放和压力间隔等不同编码压力状态下产生可采集的图像响应变化，并通过图像传感器同步曝光采集形成编码响应图像序列。相比仅依赖未受力状态下静态灰度、边缘或纹理特征的识别方式，本发明能够利用真实裂纹在微压作用下产生的开口变化、边缘相对位移和残余开口响应，将原本不明显的浅裂纹转化为具有动态响应特征的识别对象，从而提高对低对比度、浅开口密封裂纹的检出能力。

47、本发明通过对未受微压激励的密封区域图像进行基准化处理和线状区域初始筛取，形成密封区域基准图像数据，并进一步对不同编码压力状态下的图像进行响应对齐，能够减少图像亮度波动、传感器噪声、表面反射和轻微位置偏移对裂纹判断的影响。在此基础上，对疑似线状区域提取裂纹开口位移场、边缘相对位移、形态延展状态和残余开口响应，使裂纹判断不再局限于单一线状外观，而是结合压力状态下的多维响应特征进行识别，提高了密封裂纹识别结果的稳定性和可靠性。

48、本发明还将裂纹响应数据与伪随机编码微压激励序列进行同步响应筛选，并对未形成候选裂纹响应标识的划痕、污渍、加工纹理和光照阴影进行非裂纹干扰排除。通过候选裂纹区域的干扰筛除、同类归并和轮廓修正，能够使最终生成的密封裂纹识别结果同时包含裂纹位置、裂纹轮廓、裂纹延伸方向、裂纹开口状态和裂纹残余响应状态，避免将普通表面线状痕迹误判为裂纹，有利于提升密封结构出厂检测、在线巡检和返修判定中的识别准确性。