典型金屬斷口圖像的識(shí)別與分類(lèi).pdf

1、金屬斷口的模式識(shí)別與分類(lèi)是斷裂構(gòu)件智能化診斷的重要內(nèi)容之一。通過(guò)對(duì)金屬斷口的特征、性狀、形貌等問(wèn)題的研究，可以分析研究斷裂類(lèi)型、斷裂方式、斷裂路徑、斷裂過(guò)程、斷裂性質(zhì)、斷裂原因和斷裂機(jī)理等問(wèn)題，從而更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。金屬斷口的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別與分類(lèi)是斷口分析的定量研究，對(duì)于定量地進(jìn)行失效分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而防止構(gòu)件發(fā)生斷裂有一定的指導(dǎo)意義。 在金屬斷口識(shí)別與分類(lèi)方面取得的成果大多是建立在斷口圖像中提取的數(shù)學(xué)信息來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行分類(lèi)和

2、識(shí)別，例如先對(duì)圖像進(jìn)行Fourier 變換或者小波變換，再?gòu)闹刑崛?shù)學(xué)信息。而利用幾何形貌物理量進(jìn)行識(shí)別的很少。本研究就是提取幾何形貌信息的一種新的嘗試。本項(xiàng)目研究中，預(yù)處理是關(guān)鍵步驟。包括大津法獲取二值化圖像、開(kāi)閉運(yùn)算組合去噪聲、邊界提取、邊界跟蹤、區(qū)域填充，從而盡量多地保留了斷口圖像的特征?？紤]到傳統(tǒng)的種子填充算法，對(duì)不規(guī)則圖形的填充效果往往不夠理想。針對(duì)斷口圖像特征塊多為邊界不規(guī)則的多邊形的特點(diǎn)，本文提出了這種基于邊界跟蹤方向的多

3、邊形掃描線填充算法，它保留了預(yù)處理步驟中邊界上一個(gè)像素點(diǎn)的被跟蹤的方向和跟蹤下一點(diǎn)的方法作為判斷邊界的依據(jù)，既減少了計(jì)算量，而且能有效地對(duì)不規(guī)則多邊形進(jìn)行填充，非常適合特征塊不規(guī)則的斷口圖像分析。 通過(guò)對(duì)提取的特征值的數(shù)據(jù)分析，包括全圖特征：黑塊面積比、特征塊數(shù)目，典型特征塊特征：面積、周長(zhǎng)、似圓度、波紋度、伸長(zhǎng)度、復(fù)雜度，可以看出疲勞、韌窩斷口的特征塊數(shù)目較多，因而它們的典型特征塊面積較??；韌窩斷口的似圓度數(shù)值較小，說(shuō)明韌窩斷

4、口的特征塊比較接近圓形；疲勞斷口的伸長(zhǎng)度數(shù)值較大，說(shuō)明疲勞斷口的特征塊呈條帶狀；解理斷口的波紋度、復(fù)雜度數(shù)值較小，說(shuō)明解理斷口的邊緣較平滑。這些參數(shù)比較完整的表達(dá)了斷口圖像的幾何形貌特征。 本文采用的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別的方法，將以上提取的八種特征值作為輸入，分別對(duì)解理、韌窩、疲勞三種典型斷口圖進(jìn)行了識(shí)別分類(lèi)的研究。對(duì)總共120 幅斷口圖像，其中訓(xùn)練樣本60 幅，測(cè)試樣本60 幅，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果對(duì)韌窩斷口的識(shí)別率最高，為100