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一种高效的油液磨粒图像自适应分割方法

任松 徐雪茹 赵云峰 王小书

任松, 徐雪茹, 赵云峰, 等 . 一种高效的油液磨粒图像自适应分割方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(5): 873-882. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0547
引用本文: 任松, 徐雪茹, 赵云峰, 等 . 一种高效的油液磨粒图像自适应分割方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(5): 873-882. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0547
REN Song, XU Xueru, ZHAO Yunfeng, et al. An efficient method for adaptive segmentation of oil wear debris image[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(5): 873-882. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0547(in Chinese)
Citation: REN Song, XU Xueru, ZHAO Yunfeng, et al. An efficient method for adaptive segmentation of oil wear debris image[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(5): 873-882. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0547(in Chinese)

一种高效的油液磨粒图像自适应分割方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0547
基金项目: 

国家自然科学基金 51774057

详细信息
    作者简介:

    任松 男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:机械设备油液检测、磨粒图像处理、故障诊断及智能维护

    通讯作者:

    任松, E-mail:Rs_rwx@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: V317.1;TH117.2

An efficient method for adaptive segmentation of oil wear debris image

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51774057

More Information
  • 摘要:

    为了提高油液磨粒图像的分割效果,优化磨粒自动识别工作的重要环节,提出了一种结合分水岭算法及区域相似度合并的油液磨粒图像自适应分割方法。对于待分割图像,首先通过形态学重构和基于形态学的自适应H-minima技术对梯度图像进行修正,利用分水岭算法完成磨粒图像的一次分割;其次提取分水岭分割后同质区域的Lab颜色特征、局部二值模式(LBP)纹理特征作为区域的量化指标,基于Bhattacharyya系数分别计算区域间的颜色、纹理相似度,设计可以实现权重自适应调整的颜色、纹理特征融合规则,以此来获取同质区域的综合相似度矩阵,实现过分割区域的合并;最后基于统一的后处理算法完成磨粒图像的完整分割。选择60幅磨粒图像对所提方法的分割效果进行测试,结果表明,单幅图像的平均分割速度在12 s左右,分割正确率稳定在90%以上,所提方法避免了用户在分割过程中对图像的交互式处理,较好地平衡了分割效率和分割精度,自适应程度明显提高。

     

  • 图 1  形态学重构梯度图像

    Figure 1.  Gradient image after morphological reconstruction

    图 2  梯度修正图像的分水岭变化

    Figure 2.  Watershed variation of gradient corrected image

    图 3  分水岭分割区域的颜色直方图提取示例

    Figure 3.  An example of color histogram extraction from watershed segmentation regions

    图 4  分水岭分割区域的纹理直方图提取示例

    Figure 4.  An example of texture histogram extraction from watershed segmentation regions

    图 5  区域合并及分割图像示例

    Figure 5.  Image example of regional merging and segmentation

    图 6  区域合并图像的形态学后处理流程

    Figure 6.  Post-processing flow of region merging image based on morphology

    图 7  本文分割方法流程

    Figure 7.  Flowchart of proposed segmentation method

    图 8  区域合并图像对比测试

    Figure 8.  Comparison of region merging image test

    图 9  本文方法与其他方法的分割结果对比

    Figure 9.  Comparison of segmentation results between proposed method and other methods

    图 10  不同方法的分割速度对比

    Figure 10.  Comparison of segmentation speed among different methods

    图 11  不同方法的分割精度指标对比

    Figure 11.  Comparison of segmentation accuracy index among different methods

    表  1  分割精度评价指标的定义

    Table  1.   Definition of segmentation accuracy evaluation index

    评价指标表达式取值范围
    RMRRMR=(SRf-SRft)/SRft(-1, 1)
    EMREMR=(FDRf-FDRft)/FDRft(-1, 1)
    RCDRCD=(SRfSRft)/SRft[0, 1]
    注:SRf表示分割图像目标区域的面积,SRft表示参考图像目标区域的面积,FDRf、FDRft分别表示以FAENA法[15]提取的分割目标区域、参考目标区域的边界分形维数。RMR、EMR指标的取值有正有负,正值表示分割过程中对目标区域存在过分割问题,负值表示目标区域分割不完整,其绝对值的大小表示错误分割的具体程度。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-17
  • 录用日期:  2018-11-30
  • 网络出版日期:  2019-05-20

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