[发明专利]基于数字图像处理的航空有机涂层老化损伤量化评估方法

摘要

本发明公开了基于数字图像处理的航空有机涂层老化损伤量化评估方法，借助高精度扫描仪获取有机涂层试验件老化损伤图像；采用SPEC精密色差仪测量不同加速老化周期试验件的失光率，针对采集的有机涂层老化损伤的数字图像进行滤波、灰度变换和模糊增强预处理，提取航空有机涂层老化损伤图像信息；最后通过图像滤波、图像增强、图像分割处理，分析结果。本发明的有益效果是采用数字图像处理技术量化评估航空有机涂层老化宏观和微观损伤，为现役飞机有机涂层使用寿命评定提供了一种新方法。

主权项

1.基于数字图像处理的航空有机涂层老化损伤量化评估方法，其特征在于按照以下步骤进行：/n步骤1：对留样的有机涂层试验件，采用丙酮和去离子水对老化试验后的进行彻底清洗，然后干燥，借助高精度扫描仪获取有机涂层试验件老化损伤图像；/n步骤2：采用SPEC精密色差仪测量不同加速老化周期试验件的失光率，通过分析获得失光率随加速试验周期的变化规律，由于试样面漆为亚光聚氨酯涂层，初始光泽度较低，虽然经老化试验后涂层表面聚合物降解加剧，聚氨酯成分不断破坏，表面颜料粉化，析出，涂层表面粗糙度增加，针对采集的有机涂层老化损伤的数字图像进行滤波、灰度变换和模糊增强等一系列预处理，提取航空有机涂层老化损伤图像信息；/n步骤3：图像滤波；/n针对获取的有机涂层老化损伤图像进行均值滤波和中值滤波处理，均值滤波与中值滤波处理均能有效的去除图像中的噪声；/n步骤4：图像增强；/n采用非线性变换方法对宏观和微观损伤图像进行灰度处理；/n步骤5：图像分割；/n将图像根据区域一致性的原则把所选图像中的不相同的区域分开，使得这些区域能够互不交叉，处理后的每个区域，都会满足该区域的一致性，通过设置灰度分界线来分割对象图像，进而把目标和背景作为分别的二值图像，测量出图像的所有灰度级的分布，根据分布情况和个人所要的效果，选取一个所需阈值T，利用这个阈值将图像进行二值化/n /n式(1)中T为选取的阈值，f(x,y)为灰度，f(x，y)＝255是代表目标区域，f(x，y)＝0是代表背景区域；/n采用Ostu算法用阈值T将图像的灰度级分为两个部分，一部分为背景区域，另一部分为目标区域，这两部分的灰度组里方差应为最小，两个区域之间的方差应为最大，如此便可将阈值T作为两个不同区域的分界线，进而将原图像的所有灰度级分为两个部分，即为二值化图像，假设原有图像的灰度级有L级，其中灰度i的几率设为P_i，在0<T<L-1的范围内，T把0至L-1的灰度级分为两部分，分别用式(2)～(5)计算出背景区域的像素数概率ω₁、平均灰度μ₁和目标区域的像素数概率ω₂、平均灰度μ₂，根据该方法将图像变成以该阈值为灰度分界线的二值图像；/n /n /n /n /n式(2)～式(5)中，ω₁为背景区域的像素数概率，μ₁为背景区域的平均灰度，ω₂为目标区域的像素数概率，μ₂为目标区域平均灰度，L为原图像的灰度级，P_i为灰度i的几率，T为选取的阈值；在计算损伤面积时，实际为统计各目标区的像素点数，面积百分比则实际为计算腐蚀特征的像素点总数占所选区域的像素点总数的百分比，计算公式如式(6)所示：/n /n在式(6)中，A表示观察图像的面积，A_i表示第i个老化损伤目标的面积，n表示老化损伤目标的特征数，涂层老化产生的鼓泡的形状一般是不规则的，表示老化损伤目标的大小一般常用损伤目标的最大直径，通过求取腐蚀目标特征轮廓的最小覆盖圆来得到，所求得的最小覆盖圆的直径便是所求的腐蚀目标特征的最大直径，即为所求腐蚀目标特征的大小，最小覆盖圆的定义为：在选定的平面上，一个由N个像素点组成的集合Q，包含Q中全部的点、半径最小的圆，借助Matlab软件编制图像分析处理程序，分别针对宏观图像和微观图像进行滤波、增强、二值化和分割处理；/n步骤6：宏观鼓泡率变化规律；/n针对不同加速老化周期的宏观形貌图像，选取4个不同阈值，即式(1)中T＝0.3、0.32、0.34和0.36，进行二值化处理，根据式(6)分别计算不同阈值有机涂层宏观鼓泡率，通过分析得到鼓泡率随加速老化时间的变化规律。/n