[发明专利]一种埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的检测仪

权利要求书

1.一种埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的检测仪，其特征在于，包括设备主体、设备支架(1)、环形光源(2)、CCD相机(4)、A/D转换器(5)、DSP平台(7)和液晶显示屏(8)；设备支架(1)设置在设备主体的两边，设备主体的上表面设置有环形光源(2)和CCD相机(4)，CCD相机(4)设置在环形光源(2)的中心；设备主体的下表面设置有液晶显示屏(8)；设备主体内部CCD相机(4)通过A/D转换器(5)连接DSP平台(7)，DSP平台(7)用于数字图像的识别、分析及计算，DSP平台(7)连接液晶显示屏(8)；设备支架(1)用于卡在焊缝管的两侧边缘；

DSP平台(7)的数字图像的识别、分析及计算方法包括以下步骤：

1)边缘检测

采用sobel算法进行边缘检测，分别用2个卷积核形成了Sobel边缘算子；对数字图像f(i，j)的每个像素，都用这2个核做卷积，一个核对通常的垂直边缘响应最大而另一个对水平边缘响应最大；Sobel边缘算子考察它上、下、左、右邻点灰度的加权差，与之接近的邻点权大；该算子是在以f(i，j)为中心的3×3领域上计算x，y方向的偏导数，定义Sobel边缘算子如下

s_x＝{f(i+1，j-1)+2f(i+1，j)+f(i+1，j+1)}-{f(i-1，j-1)+2f(i-1，j)+f(i-1，j+1)}

s_y＝{f(i-1，j+1)+2f(i，j+1)+f(i+1，j+1)}-{f(i-1，j-1)+2f(i，j-1)+f(i+1，j-1)}

2个卷积的最大值作为该点的输出值

2)图像分割

采用最大类间方差阈值分割法进行图像分割，将原灰度图进行二值化；

最大类间方差阈值分割，把图像中的灰度直方图在某一阈值处分割成两组，当被分成的两组间方差为最大时，决定为阈值；具体数学表示如下：

设一幅图像的灰度等级范围为[1，2，…，m]，对应灰级i的像素为ni，整幅图像总个数N＝n1+n2+…+nm，则对应灰级i的像素概率分布为

若整幅图像以灰度级t为阈值,且分为两类C0与C1；其中C0类灰级范围[1,…,t],C1类为[t+1,…,m]；这两类概率为

这两类的均值分别为：

其中分别为整体图像灰度平均值与阈值为t时的灰度平均值

全部采样的灰度平均值为：μ＝w₀μ₀+w₁μ₁

两组间的方差为：

在1至m之间改变t,求解令上式最大值时的t,即maxδ²时的t^*,此值便为阈值；

3)方向识别

整个图像的面积为其所占的像素点个数，质心为其面积中心；图像的方向判断是指在目标图像上找一条过质心直线，使得目标中所有点到这条直线的垂直距离的平方和最小，此条直线代表的目标的方向；

r_xy(θ)²为M×N的图像f(x，y)中方向为θ的过质心的直线距离平方；

4)特征点选取

建立10x10的数组对二值图中的像素相关特征进行统计，查找同为数值“1”的像素特征点，并记录与邻域像素可组成两个方向的像素点，标记为数据交叉点；整个目标图中共标记六个数据交叉点,若线条宽度由多像素组成，则取像素的中间值。

2.根据权利要求1所述的一种埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的检测仪，其特征在于，DSP平台(7)包括数字信号处理器、SDRAM同步动态随机存储器、FLASH ROM快速擦写只读编程器和UART通用异步收发传输器；SDRAM同步动态随机存储器、FLASH ROM快速擦写只读编程器和UART通用异步收发传输器均与数字信号处理器连接。

3.根据权利要求1所述的一种埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的检测仪，其特征在于，环形光源(2)和CCD相机(4)均连接有电源(3)。

4.根据权利要求1所述的一种埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的检测仪，其特征在于，液晶显示屏(8)的侧面设置有控制按钮(6)，控制按钮(6)包括拍照、计算和算法按钮。

5.根据权利要求1所述的一种埋弧焊钢管焊缝焊偏量参数的检测仪，其特征在于，DSP平台(7)连接有互联接口(9)，互联接口包括充电接口和电脑接口。