[发明专利]一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法

权利要求书

1.一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在钢球摩擦试验结束后，通过扫描电镜采集磨斑图像，并将采集到的磨斑图像标记为F；

第二步，通过加权平均法对采集到的磨斑图像F进行灰度化处理，得到灰度磨斑图f；

第三步，将第二步中所得的灰度磨斑图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，其大小为m_θ×n_θ；

第四步，以第三步中所得的旋转磨斑图f_θ的中心点为中心，任意选取一区域作为基准区域A_θ；

第五步，在第三步中所得的旋转磨斑图f_θ的中心水平方向上，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2s个对比区域；

第六步，分别计算对比区域D_θ中的第k个对比区域和与对比区域相邻的八个方向的区域块与基准区域A_θ之间的灰度差，并在所得的九个灰度差中取最小值作为对比区域和基准区域A_θ的差异度

第七步，计算同一方向角θ下的所有对比区域D_θ和基准区域A_θ的差异度，并将所得的差异度之和作为方向角θ下的磨痕差异度C_θ；

根据式(3)计算方向角θ下磨痕差异度C_θ：

第八步，根据第七步所得的磨痕差异度C_θ，计算磨斑磨痕的水平角

磨痕的水平角的计算式：

2.根据权利要求1所述的一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，其特征在于：第一步中，所述磨斑图像F的像素大小为m×n，所述磨斑图像F的任一像素点的坐标为(x，y)，则x和y分别表示该像素点的行和列，x和y均为整数，且1≤x≤m，1≤y≤n。

3.根据权利要求1所述的一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，其特征在于：第二步中，所得灰度磨斑图f中像素点(x，y)的灰度值为f(x，y)，则f(x，y)的计算式如式(1)：

f(x，y)＝0.299×R(x，y)+0.587×G(x，y)+0.144×B(x，y) (1)

其中，R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)分别表示磨斑图F中像素点(x，y)的红色R、绿色G、蓝色B分量值。

4.根据权利要求1所述的一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，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取值范围3～20。

5.根据权利要求1所述的一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，其特征在于：第五步中，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。

6.根据权利要求5所述的一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，其特征在于：第五步中，两个相邻区域块的中心点间的距离为2ω+1。

7.根据权利要求1所述的一种钢球磨斑图像的磨痕水平角的自动检测方法，其特征在于：第六步，对比区域和基准区域A_θ的差异度的计算方法：将对比区域向左上、上、右上、左、右、左下、下、右下八个方向微移动1像素，根据式(2)分别计算对比区域与其相邻的八个方向区域块的灰度差，取九个灰度差中的最小值作为对比区域和基准区域A_θ的差异度

其中，i，j为整数，分别为对比区域和基准区域A_θ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，α＝-1，0，1、β＝-1，0，1；k为对比区域的编号；A_θ(i，j)为基准区域A_θ中像素点(i，j)的灰度值，为对比区域中像素点(i+α，j+β+k(2ω+1))的灰度值。