[发明专利]基于OTSU和区域生长法的电厂高温管道缺陷检测与分割方法

权利要求书

1.一种基于OTSU和区域生长法的电厂高温管道缺陷检测与分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取原始红外图像并灰度化，通过改进二维OTSU算法进行阈值分割，将管道设备区域从背景中提取出来，得到预分割后图像，预分割后图像中管道设备区域灰度值保持不变，背景区域灰度值设为0；

S2、求取预分割后图像的灰度分布直方图，找到直方图中除灰度值为0时的峰值所对应的灰度值T*，以此值代表管道正常温度对应的灰度值；

S3、遍历整幅预分割后图像，找到灰度邻域均值最大的像素点位置，判断该像素点灰度值f_max与T*+e的大小，其中e为正常灰度波动阈值，若f_max＞T*+e，则该像素点为缺陷中心，将该点作为一个种子点；基于生长准则完成种子点对应缺陷区域的生长，并将预分割后图像中该区域的像素值设为0；

S4、重复步骤S3，直至检测到所有的缺陷中心，即当前灰度邻域均值最大的像素点的灰度值f_max均小于等于T*+e，然后通过基于生长区域灰度均值、标准差的自适应阈值，以及基于Prewitt算子的梯度幅值改进的生长判定准则，完成各缺陷区域的生长和提取；

所述的步骤S4中，基于生长区域灰度均值、标准差的自适应阈值，以及基于Prewitt算子的梯度幅值改进的生长判定准则为：

其中，f(x',y')为待生长像素点的灰度值，为已生长区域的像素灰度均值，T_a*为灰度变化自适应阈值，G(x,y)为区域内当前种子点的梯度幅值，G(x',y')为待生长点的梯度幅值，T₀为梯度幅值差的设定阈值；

其中，灰度变化自适应阈值的计算公式为：

其中，R表示已生长区域，和σ为已生长区域的像素灰度均值和标准差，f(x,y)为已生长区域内的像素点灰度值，n为已生长区域中的像素点总数，T_a为反映生长条件苛刻程度的预设量；

所述的梯度幅值计算表达式为：

其中，G_x(x,y)为中心点(x,y)沿x方向上的梯度幅值，G_y(x,y)为中心点(x,y)沿y方向上的梯度幅值。

2.根据权利要求1所述的一种基于OTSU和区域生长法的电厂高温管道缺陷检测与分割方法，其特征在于，所述的步骤S1中，改进二维OTSU算法中，二元组联合概率密度的表达式为：

其中，i表示原始红外图像并灰度化后图像像素点(x,y)的灰度值，j表示原始红外图像并灰度化后图像的3*3邻域平滑图像像素点(x,y)的灰度值，P_ij为传统二元组联合概率密度计算结果。

3.根据权利要求1所述的一种基于OTSU和区域生长法的电厂高温管道缺陷检测与分割方法，其特征在于，所述的步骤S1中，改进二维OTSU算法中，在最优阈值的求取引入类内方差，改进阈值表达式为：

其中，(s*,t*)表示最优阈值，σ²(s,t)表示类间方差，表示类内方差。

4.根据权利要求1所述的一种基于OTSU和区域生长法的电厂高温管道缺陷检测与分割方法，其特征在于，所述的步骤S3中，多种子点自动选取的过程中，当检测到存在缺陷点后，便立即基于生长准则在预分割图像中完成该区域的生长，将该缺陷区域像素点灰度值均置为0，即在检测其他种子点时将该缺陷区域视为背景区域。