一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法，通过将轴承图像转化为灰度图，并得到对应的一维灰度直方图和二维灰度直方图，对频数大于频数均值的灰度值对应的像素点作为第一类像素点，将第一类像素点在二维空间中的进行细化分类得到灰度值大于邻域、灰度值接近邻域和灰度值小于邻域三类像素点区域，根据第一类像素点细化分类后得到的三类像素点的灰度值的频数和第二类像素点的灰度值频数，计算出灰度值分布频率、灰度值累积分布频率，对灰度值累积分布频率归一化后四舍五入后得到均衡化后图像灰度与原图中灰度的映射关系，根据直方图均衡化映射关系，对图像增强，通过细化分类，使得直方图均衡化的增强效果更好。使得直方图均衡化的增强效果更好。使得直方图均衡化的增强效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法


[0001]本申请涉及图像传输领域，具体涉及一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法

技术介绍

[0002]在对轴承磨损状况诊断过程中，要求图像中轴承表面的细节处对比度高并且特征明显，但进行图像采集时，受到光照等因素的影响，采集到的图像对比度不高且丢失重要特征，再经过后续的存储、转换、传输等操作后，会进一步降低图像的质量。
[0003]通过直方图均衡化可以改善图像的亮度和对比度，进而达到增强图像的目的，但图像均衡化过程中只考虑灰度值统计信息，没有考虑灰度值空间信息，直方图均衡化没有分析像素点灰度值和邻域灰度均值的关系，在图像中同一灰度值，都统一按照同一映射关系进行均衡化，导致图像的增强效果不足，影响后续对轴承磨损状况的诊断结果。
[0004]该过程可以进行进一步精细化，增强对比效果，通过分析像素点灰度值和邻域灰度均值的关系，如果是灰度值大于邻域灰度均值的像素点，则该像素点比周围像素点亮，为了进一步增强图像对比度，该像素点的增强强度大，如果是灰度值接近邻域灰度均值的像素点，如果是灰度值小于邻域灰度均值的像素点，则该像素点比周围像素点暗，该像素点的增强强度小，如果是灰度值接近邻域灰度均值的像素点，正常增强。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法，以解决图像增强效果不足的问题，采用如下技术方案：
[0006]获取轴承图像，进行灰度处理得到灰度图，以每个像素点的灰度值为x轴、灰度值频数为y轴，得到一维灰度直方图，根据灰度值频数均值将像素点分为第一类像素点和第二类像素点；所述第一类像素点为灰度值频数大于灰度值频数均值对应的像素点；所述第二类像素点为灰度值频数小于灰度值频数均值对应的像素点；
[0007]提取出第一类像素点，以第一类像素中每个像素点的灰度值为x轴、邻域灰度均值为y轴、同一灰度值和领域灰度均值中像素点频数为z轴，得到二维灰度直方图；
[0008]根据第一类像素点中每个像素点灰度值和邻域灰度均值的灰度差异，将二维灰度直方图的灰度值
‑
邻域灰度均值空间中的第一类像素点划分为灰度值大于邻域灰度均值、灰度值接近邻域灰度均值和灰度值小于邻域灰度均值三类像素点区域；
[0009]利用第一类像素点中每一类像素点区域中灰度值对应的灰度频数计算出每一类像素点的灰度分布频率；
[0010]利用第二类像素点中灰度值对应的灰度频数计算出每一灰度值的灰度分布频率；
[0011]通过第一类像素点中每一类像素点区域的灰度分布频率和第二类像素点中每一灰度值的灰度分布频率分别计算出第一类像素点灰度累计分布频率和第二类像素点灰度累计分布频率；
[0012]利用第一类像素点灰度累计分布频率和第二类像素点灰度累计分布频率分别获
得第一类像素点和第二类像素点的灰度值的映射关系；
[0013]对灰度图中的第一类像素点和第二类像素点按照其对应的映射关系进行直方图均衡化，得到轴承图像的增强图像。
[0014]所述第一类像素点细化分类的方法为：
[0015]在灰度值
‑
邻域灰度均值空间中，通过平行于直线n＝m的两条直线n＝m+t、m
max
为最大灰度值，m
min
为最小灰度值，将该空间划分为m0类像素点区域、m1类像素点区域和m2类像素点区域；
[0016]所述m0类像素点区域为直线n＝m+t上方灰度值m小于邻域灰度均值n的像素点的区域；
[0017]所述m1类像素点区域为直线n＝m+t和n＝m
‑
t之间灰度值m接近邻域灰度均值n的像素点的区域；
[0018]所述m2类像素点区域为直线n＝m
‑
t下方灰度值m大于邻域灰度均值n的像素点区域。
[0019]所述第一类像素点中每一类像素点中灰度值对应的灰度频数和第二类像素点中灰度值对应的灰度频数的获取方法为：
[0020]第一类像素点中每一类像素点区域中灰度值对应的灰度频数，在二维灰度值直方图的邻域灰度均值
‑
像素点频数空间中获取：
[0021][0022]式中,h(m0)为第一类像素点进行细化分类为m0类的像素点区域的灰度值频数，h(m1)为第一类像素点进行细化分类为m1类的像素点区域的灰度值频数，h(m2)为第一类像素点进行细化分类为m2类的像素点区域的灰度值频数，h(m,n)为灰度值为m且邻域灰度均值为n的像素点的频数；
[0023]第二类像素点中灰度值对应的灰度频数直接在一维灰度直方图中获取。
[0024]所述第一类像素点中每一类像素点区域的灰度分布频率和第二类像素点的灰度分布频率计算方法为：
[0025]第一类像素点中每一类像素点的灰度分布频率为：
[0026][0027]式中，p(m
w
)为第一类像素点细化分类后的每一类像素点区域的灰度值的分布频率，h(m
w
)为第一类像素点细化分类后的每一类像素点区域的灰度值的频数，w＝0，1，2，w表示第一类像素点细化分类后像素点区域的类别，分别对应m0、m1、m2三类像素点区域，M、N分别为图像的行、列数；
[0028]第二类像素点的灰度值分布频率为：
[0029][0030]式中，p(m)为第二类像素点的灰度值的灰度分布频率，h(m)为灰度值的频数。
[0031]所述第一类像素点的灰度累积分布频率和第二类像素点的灰度累积分布频率的计算方法为：
[0032]第一类像素点的灰度累积分布频率为：
[0033][0034]式中，s(m
w
)为第一类像素点的灰度值的累计分布频率，i＝0，1，
…
，m
‑
1，m
‑
1为第二类像素点的灰度值，p(i)为第二类像素点的灰度值的灰度分布频率，j＝0，1...，w，w＝0,1,2表示第一类像素点细化分类后的像素点区域的类别，分别对应m0、m1、m2三类像素点区域，p(m
j
)为第一类像素点细化分类后的每一类像素点区域的灰度值的灰度分布频率；
[0035]第二类像素点的灰度累积分布频率为：
[0036][0037]式中，s(m)为第二类像素点的灰度值的累积分布频率。
[0038]所述第一类像素点的映射关系和第二类像素点的映射关系的计算方法如下：
[0039]第一类像素点的灰度值映射关系为：
[0040][0041]式中，为均衡化后的图像中第一类像素点的灰度值；
[0042]第二类像素点的灰度值映射关系为：
[0043][0044]式中，为均衡化后的图像中第二类像素点的灰度值；
[0045]本专利技术的有益效果是：在图像质量分析中加入邻域信息，通过像素点与邻域像素的空间信息，在进行直方图均衡化过程中，对灰度值进行分类细化，得到更为精准的直方图均衡化映射关系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法，其特征在于，包括：获取轴承图像，进行灰度处理得到灰度图，以每个像素点的灰度值为x轴、灰度值频数为y轴，得到一维灰度直方图，根据灰度值频数均值将像素点分为第一类像素点和第二类像素点；所述第一类像素点为灰度值频数大于灰度值频数均值对应的像素点；所述第二类像素点为灰度值频数小于灰度值频数均值对应的像素点；提取出第一类像素点，以第一类像素中每个像素点的灰度值为x轴、邻域灰度均值为y轴、同一灰度值和领域灰度均值中像素点频数为z轴，得到二维灰度直方图；根据第一类像素点中每个像素点灰度值和邻域灰度均值的灰度差异，将二维灰度直方图的灰度值
‑
邻域灰度均值空间中的第一类像素点划分为灰度值大于邻域灰度均值、灰度值接近邻域灰度均值和灰度值小于邻域灰度均值三类像素点区域；利用第一类像素点中每一类像素点区域中灰度值对应的灰度频数计算出每一类像素点区域的灰度分布频率；利用第二类像素点中灰度值对应的灰度频数计算出每一灰度值的灰度分布频率；通过第一类像素点中每一类像素点区域的灰度分布频率和第二类像素点中每一灰度值的灰度分布频率分别计算出第一类像素点灰度累计分布频率和第二类像素点灰度累计分布频率；利用第一类像素点灰度累计分布频率和第二类像素点灰度累计分布频率分别获得第一类像素点和第二类像素点的灰度值的映射关系；对灰度图中的第一类像素点和第二类像素点按照其对应的映射关系进行直方图均衡化，得到轴承图像的增强图像。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法，其特征在于，所述第一类像素点划分为三类像素点区域的方法是：在灰度值
‑
邻域灰度均值空间中，通过平行于直线n＝m的两条直线n＝m+t、m
max
为最大灰度值，m
min
为最小灰度值，将该空间划分为m0类像素点区域、m1类像素点区域和m2类像素点区域；所述m0类像素点区域为直线n＝m+t上方灰度值m小于邻域灰度均值n的像素点的区域；所述m1类像素点区域为直线n＝m+t和n＝m
‑
t之间灰度值m接近邻域灰度均值n的像素点的区域；所述m2类像素点区域为直线n＝m
‑
t下方灰度值m大于邻域灰度均值n的像素点区域。3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的轴承磨损状况诊断方法，其特征在于，所述第一类像素点中每一类像素点区域中灰度值对应的灰度频数和第二类像素点中灰度值对应的灰度频数的获取方法为：第一类像素点中每一类像素点区域中灰度值对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚富明，
申请(专利权)人：江苏满锐精密工具有限公司，
类型：发明
国别省市：