【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理，尤其涉及一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法及系统。
技术介绍
1、在石油和天然气工业中，碳钢广泛用于石油和天然气管道，管道内表面容易受到二氧化碳、硫化氢等气体的腐蚀损害，管道外表面会受到微生物、地层水等的腐蚀，并在管道表面形成腐蚀产物膜。腐蚀产物膜的结构、形态等特征反映了材料的腐蚀机制，同时会极大地影响腐蚀进程，因此需要对腐蚀产物膜的结构、形态等进行研究，其中腐蚀产物膜的厚度是评价膜层结构的关键参数之一。
2、目前，计算腐蚀产物膜厚度的方法是基于对单张扫描电子显微镜（scanningelectron microscope，sem）截面图像的观察，主观选区估计腐蚀产物膜厚度，准确度较低；并且，由于腐蚀产物膜在管道表面的分布不均匀，膜层厚度也呈现明显的不均匀特征，基于对单张扫描电子显微镜截面图像的腐蚀产物膜厚度统计方法，只得到小范围区域的腐蚀产物膜厚度，代表性较差，无法反映腐蚀产物膜厚度的分布特征。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法及系统，本专利技术能够对大范围高分辨率的腐蚀产物膜厚度进行准确的可视化和定量统计，能够获得腐蚀产物膜厚度在大范围内的分布特征。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，包括：
4、获取管道表面腐蚀产物膜的多张图像；
5
6、对整体图像进行分割，得到腐蚀产物膜特征区域；具体的，通过阈值把灰度直方图分割成目标和背景两组数据，当分割的两组数据的类间方差最大时，得到最佳分割阈值，根据最佳分割阈值对整体图像进行分割；
7、根据厚度垂直方向的像素点数量，对腐蚀产物膜特征区域进行厚度层划分，并统计每一厚度层的像素点数量；根据统计的像素点数量，得到每一厚度层的厚度。
8、进一步的，通过扫描电子显微镜连续拍摄，得到管道表面腐蚀产物膜的多张截面图像；拍摄时以清晰分辨出腐蚀产物膜内外表面界线为原则确定放大倍数；在确定的放大倍数下，沿管道基体表面方向对管道截面进行连续拍摄。
9、进一步的，多张图像中，所有连续的两张图像存在重叠区域。
10、进一步的，对多张图像进行降噪处理；具体的，根据相似窗计算高斯核并归一化高斯核；根据归一化后的高斯核计算邻域图像块之间的欧式距离，遍历所有像素点，得到当前图像块的中心像素点的最终加权欧式距离；根据最终加权欧式距离计算权值函数；更新当前图像块的中心像素点的值；加权值初始化为零，更新叠加权值，直至遍历完图像，最终得到当前图像块的中心像素点处的加权值；根据中心像素点处的加权值重构得到图像。
11、进一步的，提取多张图像的特征点，通过相似性度量进行特征匹配；将多张图像进行拼接，得到腐蚀产物膜截面形貌的全景图像。
12、进一步的，依据拼接后整体图像中灰度值不同，分割出腐蚀产物膜和背景。
13、进一步的，根据厚度垂直方向的像素点数量将腐蚀产物膜划分为多个厚度层；对所有厚度层进行逐层扫描并统计每一厚度层两界面间的像素点个数；将像素点尺寸转化为厚度，完成腐蚀产物膜的厚度统计。
14、第二方面，本专利技术还提供了一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计系统，包括：
15、数据采集模块，被配置为：获取管道表面腐蚀产物膜的多张图像；
16、图像拼接模块，被配置为：对多张图像进行拼接，得到一张整体图像；具体的，将每张图像分成多个网格元胞，对每个网格元胞估计一个单应性矩阵；去除错误匹配点，寻找最佳单应矩阵并计算全局单应矩阵；依据全局单应矩阵，分块计算移动线性变换中的权重矩阵并映射，得到拼接后的图像；
17、特征分割模块，被配置为：对整体图像进行分割，得到腐蚀产物膜特征区域；具体的，通过阈值把灰度直方图分割成目标和背景两组数据，当分割的两组数据的类间方差最大时，得到最佳分割阈值，根据最佳分割阈值对整体图像进行分割；
18、厚度统计模块，被配置为：根据厚度垂直方向的像素点数量，对腐蚀产物膜特征区域进行厚度层划分，并统计每一厚度层的像素点数量；根据统计的像素点数量，得到每一厚度层的厚度。
19、第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法的步骤。
20、第四方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法的步骤。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
22、1、本专利技术中，通过对管道表面腐蚀产物膜的多张截面图像进行拼接，得到能够代表管道表面腐蚀产物膜较大区域内的一张整体图像，在此基础上，对整体图像进行分割，得到腐蚀产物膜特征区域；然后，根据厚度垂直方向的像素点数量，对腐蚀产物膜特征区域进行厚度层划分，并统计每一厚度层的像素点数量；根据统计的像素点数量，得到每一厚度层的厚度。通过对多张图像进行拼接，得到能够代表管道表面腐蚀产物膜较大区域内的整体图像后再进行厚度统计，实现了对大范围高分辨率的腐蚀产物膜厚度的可视化和定量统计，能够获得腐蚀产物膜厚度在大范围内的分布特征，并且通过计算像素点数量，得到每一厚度层的厚度，进一步保证了厚度统计的准确性。
23、2、本专利技术中，对图像进行降噪预处理，改善图像质量，使腐蚀产物膜内外层分界线能清晰分辨出；对拍摄的图像进行图像配准和图像拼接，获得腐蚀产物膜截面形貌的全景图像，可以尽量全面反映腐蚀产物膜的厚度分布情况，在高分辨率前提下增大了腐蚀产物膜图像观察范围，相比于利用单张图像进行厚度估计更具代表性。
24、3、本专利技术中，通过对拼接得到的全景图像进行图像分割，实现了腐蚀产物膜的识别和提取；依据像素点划分腐蚀产物膜厚度层，再逐层统计像素点数量并转化为厚度，可以实现对腐蚀产物膜厚度的自动化定量统计，保证了统计厚度的准确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，通过扫描电子显微镜连续拍摄，得到管道表面腐蚀产物膜的多张图像；拍摄时以清晰分辨出腐蚀产物膜内外表面界线为原则确定放大倍数；在确定的放大倍数下，沿管道基体表面方向对管道截面进行连续拍摄。
3.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，多张图像中，所有连续的两张图像存在重叠区域。
4.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，对多张图像进行降噪处理；具体的，根据相似窗计算高斯核并归一化高斯核；根据归一化后的高斯核计算邻域图像块之间的欧式距离，遍历所有像素点，得到当前图像块的中心像素点的最终加权欧式距离；根据最终加权欧式距离计算权值函数；更新当前图像块的中心像素点的值；加权值初始化为零，更新叠加权值，直至遍历完图像，最终得到当前图像块的中心像素点处的加权值；根据中心像素点处的加权值重构得到图像。
5.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀
6.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，依据拼接后整体图像中灰度值不同，分割出腐蚀产物膜和背景。
7.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，根据厚度垂直方向的像素点数量将腐蚀产物膜划分为多个厚度层；对所有厚度层进行逐层扫描并统计每一厚度层两界面间的像素点个数；将像素点尺寸转化为厚度，完成腐蚀产物膜的厚度统计。
8.一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，通过扫描电子显微镜连续拍摄，得到管道表面腐蚀产物膜的多张图像；拍摄时以清晰分辨出腐蚀产物膜内外表面界线为原则确定放大倍数；在确定的放大倍数下，沿管道基体表面方向对管道截面进行连续拍摄。
3.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，多张图像中，所有连续的两张图像存在重叠区域。
4.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚度统计方法，其特征在于，对多张图像进行降噪处理；具体的，根据相似窗计算高斯核并归一化高斯核；根据归一化后的高斯核计算邻域图像块之间的欧式距离，遍历所有像素点，得到当前图像块的中心像素点的最终加权欧式距离；根据最终加权欧式距离计算权值函数；更新当前图像块的中心像素点的值；加权值初始化为零，更新叠加权值，直至遍历完图像，最终得到当前图像块的中心像素点处的加权值；根据中心像素点处的加权值重构得到图像。
5.如权利要求1所述的一种基于图像处理的腐蚀产物膜厚...
【专利技术属性】
技术研发人员：王财林，李玉星，刘翠伟，陈曲儿，徐修赛，张睿，张军，夏在雨，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。