本发明涉及图像处理，具体涉及一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法。
背景技术：
1、矿用高压变频器的装置外壳通常由钢材、铝合金、不锈钢等金属材料进行制作，在对外壳钢材进行轧制的过程中，由于板胚内的裂缝或气泡在轧制时裂开，导致该位置处的应力超过材料的变形极限从而出现非连续的、不同程度的缺陷区域。为了保证高压变频器在矿下工作的过程中，能够一直正常稳定的工作，则对矿用高压变频器的装置外壳进行质量检测就显得尤为重要。现有常通过自顶而下的层次聚类方法对外壳的表面图像进行聚类处理获得视觉检测结果中的缺陷部分。但是，在采集外壳的表面图像时可能会受到光照或者其他客观因素的影响，使得表面图像中存在噪声点影响层次聚类的结果，使得外壳生产质量检测结果较不准确。
技术实现思路
1、为了解决表面图像中存在噪声点影响层次聚类的结果，使得外壳生产质量检测结果较不准确的技术问题，本发明的目的在于提供及一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，所采用的技术方案具体如下：
2、获取矿用高压变频器外壳的表面灰度图像，提取表面灰度图像中的连通域；
3、根据表面灰度图像中每个像素点的邻域内像素点的灰度分布差异情况、每个像素点所在连通域面积分布以及连通域的缺陷特征分布情况，得到每个像素点的噪声表现程度；根据表面灰度图像中每个像素点的灰度值、所在连通域面积分布和边缘信息分布以及所述噪声表现程度，得到每个像素点的缺陷表现程度；
4、基于所述缺陷表现程度对每个像素点进行层次聚类获得聚类树，根据聚类树中每个节点对应聚类簇中每个像素点的噪声表现程度和对应聚类簇的聚类效果评价情况、每个节点中包含的像素点的分布情况，得到每个节点的修剪优先程度；
5、利用所述修剪优先程度对聚类树中的节点进行筛选获得待处理节点，根据待处理节点与对应相同层次中其他节点的中包含的像素点分布差异和噪声表现程度，得到待处理节点与其他节点之间的关联程度；
6、根据所述关联程度对聚类树进行修剪获得聚类结果，根据聚类结果中每个聚类簇包含的缺陷表现情况获得质量检测结果。
7、优选地，所述根据表面灰度图像中每个像素点的邻域内像素点的灰度分布差异情况、每个像素点所在连通域面积分布以及连通域的缺陷特征分布情况，得到每个像素点的噪声表现程度，具体包括：
8、将连通域中像素点的灰度值均值小于表面灰度图像所有像素点的灰度值均值对应的连通域作为缺陷特征连通域；
9、根据表面灰度图像中每个像素点的灰度值与邻域内像素点的灰度值均值之间的差异、每个像素点所在连通域的面积、缺陷特征连通域的面积以及每个像素点与缺陷特征连通域之间的距离分布，得到每个像素点的噪声表现程度。
10、优选地，所述每个像素点的噪声表现程度的获取方法具体为：
11、
12、其中，表示表面灰度图像中第i个像素点的噪声表现程度，表示第i个像素点的邻域内第a个像素点的灰度值，表示第i个像素点的邻域内所有像素点的灰度值的均值，表示第i个像素点所在的连通域的面积，表示第i个像素点的邻域内包含的像素点的数量，表示表面灰度图像中包含的缺陷特征连通域的总数量，表示表面灰度图像中第j个缺陷特征连通域的面积，表示第i个像素点与第j个缺陷特征连通域之间的最短距离。
13、优选地，所述根据聚类树中每个节点对应聚类簇中每个像素点的噪声表现程度和对应聚类簇的聚类效果评价情况、每个节点中包含的像素点的分布情况，得到每个节点的修剪优先程度，具体包括：
14、对于聚类树中任意一个节点，计算节点对应的聚类簇中所有像素点的噪声表现程度的均值得到节点的噪声评价程度；
15、根据该节点对应的聚类簇中像素点的灰度值波动和该节点所在聚类层次下所有节点对应的聚类簇中像素点的灰度值波动，得到该节点的聚类效果评价值；
16、根据节点的噪声评价程度、节点对应的聚类簇中包含的像素点的数量以及所述聚类效果评价值，得到节点的修剪优先程度。
17、优选地，所述节点的修剪优先程度的获取方法具体为：
18、
19、
20、其中，表示聚类树中第r个节点的修剪优先程度，表示第r个节点的噪声评价程度，表示第r个节点对的聚类簇中包含的像素点的数量，表示第r个节点所在聚类层次中所有节点对应的聚类簇中包含的像素点数量的最大值，表示第r个节点所在聚类层次中所有节点对应的聚类簇中包含的像素点数量的最小值，表示第r个节点的聚类效果评价值，表示第r个节点所在聚类层次中所有节点对应的聚类簇中包含的所有像素点的灰度值的方差，表示第r个节点所在聚类层次中第u个节点对应的聚类簇中包含的所有像素点的灰度值的方差，表示第r个节点所在聚类层次中除了第r个节点之外所有节点对应的聚类簇中包含的所有像素点的灰度值的方差，表示第r个节点所在聚类层次中第v个节点对应的聚类簇中包含的所有像素点的灰度值的方差，表示第r个节点所在聚类层次中包含的节点的总数量，norm( )表示线性归一化函数。
21、优选地，所述根据待处理节点与对应相同层次中其他节点的中包含的像素点分布差异和噪声表现程度，得到待处理节点与其他节点之间的关联程度，具体包括：
22、将聚类树中任意一个待处理节点记为目标节点，将目标节点所在聚类层次中任意一个其他节点记为参考节点；
23、计算目标节点和参考节点对应的聚类簇中包含的所有像素点的噪声表现程度的均值记为第一均值，计算目标节点的噪声评价程度与参考节点的噪声评价程度之间的均值记为第二均值，将第一均值与第二均值的比值作为第一系数；
24、将目标节点对应的聚类簇中任意一个像素点记为目标像素点，将参考节点对应的聚类簇中任意一个像素点记为参考像素点；
25、计算目标像素点与参考像素点在表面灰度图像中之间的欧氏距离的倒数得到目标像素点与参考像素点之间的距离权重；将目标像素点的邻域内每个像素点的灰度值与邻域内所有像素点的灰度值的均值之间的差异，记为目标像素点的邻域内每个像素点的灰度差异；
26、计算目标像素点的邻域内每个像素点的灰度差异与参考像素点的邻域内每个像素点的灰度差异之间的皮尔逊相关系数与预设常数之间和值的累加和得到目标像素点与参考像素点的相似度；将所述距离权重与所述相似度的乘积作为目标像素点与参考像素点之间的数据关联度；
27、计算目标节点对应的聚类簇中每个像素点与参考节点对应的聚类簇中每个像素点之间的数据关联度的累加和得到第二系数；将第一系数和第二系数的乘积作为目标节点与参考节点之间的关联程度。
28、优选地，所述根据所述关联程度对聚类树进行修剪获得聚类结果，具体包括：
29、对于任意一个待处理节点，将该待处理节点所在聚类层次中其他节点均记为待处理节点的对照节点；若待处理节点与任意一个对照节点之间的关联程度的归一化值大于预设的关联阈值，则将待处理节点剔除；否则，不进行剔除，获得修剪后的聚类树，将聚类树的最后一个聚类层次的所有节点对应的聚类簇作为聚类结果。
30、优选地，所述根据表面灰度图像中每个像素点的灰度值、所在连通域面积分布和边缘信息分布以及所述噪声表现程度，得到每个像素点的缺陷表现程度，具体包括：
31、将表面灰度图像中任意一个像素点记为选定像素点，将选定像素点的邻域内像素点记为选定像素点的邻域像素点；对于选定像素点的任意一个邻域像素点，计算邻域像素点所在连通域的边缘像素点的梯度值的累加和与邻域像素点所在连通域的面积之间的乘积，将该乘积与邻域像素点的灰度值之间的比值作为邻域像素点的信息特征值；
32、计算选定像素点的所有邻域像素点的信息特征值的累加和与选定像素点的噪声表现程度的倒数之间的乘积得到选定像素点的缺陷表征程度。
33、优选地，所述根据聚类结果中每个聚类簇包含的缺陷表现情况获得质量检测结果，具体包括：
34、对于聚类结果中任意一个聚类簇，将聚类簇中所有像素点的信息特征值的累加和作为聚类簇的缺陷表现程度；将缺陷表现程度的归一化值大于预设的缺陷阈值对应的聚类簇作为缺陷聚类簇；
35、计算所有缺陷聚类簇中像素点的灰度值的均值和方差、以及像素点的数量之间的乘积的归一化值得到质量评价值，当质量评价值大于预设的评价阈值时，高压变频器外壳存在质量问题；当质量评价值小于或等于预设的评价阈值时，高压变频器外壳不存在质量问题。
36、优选地，所述利用所述修剪优先程度对聚类树中的节点进行筛选获得待处理节点，具体包括：
37、将修剪优先程度大于预设的修剪阈值对应的节点作为待处理节点。
38、本发明实施例至少具有如下有益效果：
39、本发明首先高压变频器外壳的表面灰度图像，并进行数据预处理提取图像值的连通域，为后续对表面灰度图像中像素点包含的噪声信息进行特征分析提供数据基础。然后，先对图像中像素点的邻域内像素点的灰度分布差异情况、每个像素点所在连通域面积分布以及连通域的缺陷特征分布情况进行分析，获得噪声表现程度，表征了每个像素点包含噪声的情况和属于噪声部分的可能性大小。同时结合噪声表现程度，对像素点的灰度值、所在连通域面积分布和边缘信息分布进行分析获得像素点的缺陷表现程度，表征了每个像素点包含缺陷的情况和属于缺陷部分的可能性大小。其次，基于缺陷表现程度进行层次聚类可以获取初步的聚类树，考虑到噪声的存在影响聚类结果，故分析聚类树中每个节点对应聚类簇中每个像素点的噪声表现程度和对应聚类簇的聚类效果评价情况、每个节点中包含的像素点的分布情况，对节点的修剪优先程度进行量化，从节点内包含的信息量和噪声情况以及聚类效果方面反映了节点应当被修剪的必要性程度。进一步的，通过修剪优先程度筛选出待处理节点，进而待处理节点被修剪的必要性程度较大，考虑到噪声部分具有孤立分布的特征，通过分析待处理节点与对应相同层次中其他节点的中包含的像素点分布差异和噪声表现程度获取关联程度，利用关联程度反映节点与其他节点之间的关联性关系，也即是噪声部分所在节点与其他节点的关联性关系均较小。最后，利用关联程度对聚类树进行修剪获得聚类结果，可以有效将噪声部分进行剔除，避免了噪声的存在影响聚类结果的准确性，进而使得根据聚类结果中每个聚类簇包含的缺陷表现情况获得的质量检测结果更加准确。
1.一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述根据表面灰度图像中每个像素点的邻域内像素点的灰度分布差异情况、每个像素点所在连通域面积分布以及连通域的缺陷特征分布情况，得到每个像素点的噪声表现程度，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述每个像素点的噪声表现程度的获取方法具体为：
4.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述根据聚类树中每个节点对应聚类簇中每个像素点的噪声表现程度和对应聚类簇的聚类效果评价情况、每个节点中包含的像素点的分布情况，得到每个节点的修剪优先程度，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述节点的修剪优先程度的获取方法具体为：
6.根据权利要求4所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述根据待处理节点与对应相同层次中其他节点的中包含的像素点分布差异和噪声表现程度，得到待处理节点与其他节点之间的关联程度，具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述根据所述关联程度对聚类树进行修剪获得聚类结果，具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述根据表面灰度图像中每个像素点的灰度值、所在连通域面积分布和边缘信息分布以及所述噪声表现程度，得到每个像素点的缺陷表现程度，具体包括：
9.根据权利要求8所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述根据聚类结果中每个聚类簇包含的缺陷表现情况获得质量检测结果，具体包括：
10.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频器外壳生产质量视觉检测方法，其特征在于，所述利用所述修剪优先程度对聚类树中的节点进行筛选获得待处理节点，具体包括：
