基于多特征的金属断口图像疲劳条带分割-论文.pdf

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1、第31卷第4期计算机仿真2014年4月文章编号：1006—9348(2014)04—0384—05基于多特征的金属断口图像疲劳条带分割梁欣，黎明，冷璐(南昌航空大学无损检测教育部重点实验室，江西南昌330063)摘要：疲劳条带是疲劳断口典型的微观特征，分割是对金属断口图像进行定量分析以反推疲劳寿命和疲劳应力的重要环节。由于断裂过程中的复杂性使得实际断El多表现为多样性的混合形态，且不同区域的疲劳条带周期差别很大，使得疲劳条带纹理区域和纹理边缘的准确定位成为分割的一大难点。传统单一纹理特征对这类复杂的自然纹理分割准确性低。通过分析断口的自然纹理特性，提出结合灰度共生矩阵和小波包变换，采用多

2、特征对断口图像的疲劳条带进行准确分割，从而发挥了时域和频域两类特征的双重优势。实验结果表明，改进的多特征方法对疲劳条带自动分割精度优于传统方法。关键词：疲劳条带分割；金属断口图像；纹理特征；灰度共生矩阵I／J、波包变换中图分类号：TP18文献标识码：BFatigueStriationSegmentationofMetalFractureImageBasedonMulti—featureLIANGXin，LIMing，LENGLu(KeyLaboratoryofNondestuctiveTest(MinistryofEducation)NanchangHangkongUniversity，

3、Nanchang330063，JiangxiChina)ABSTRACT：Fatiguestriationisthetypicalmicroscopecharacteristicoffatiguefracture，anditssegmentationisim—portanttothequantitativeanalysisofmetalfractureimage，whichcanbackwardsconcludesthefatiguecrackpropaga—tionlifeandfatiguestress．Actualfractureisdiverseandmixedmorpholog

4、ies，alsotheperiodoffatiguestriationva—tiesgreatlyindifferentregionbecauseofthecomplexityoffractureprocess，whichmaketheaccuratesegmentationoftextureregionandtextureborderbecomeadifferentthing．Theaccuracyoftraditionalsingletexturefeatureislowforthesegmentationofcomplicatednaturaltexture．Accordingto

5、theanalysisonthenaturaltexturecharacteristicsonthefracturesurface，thispaperdevelopsamethodbasedonmulti—featuretosegmentthefatiguestriationinmetalfrac—tureimage．GraylevelCO—occurrencematrixfeaturesandwaveletpackettransformfeaturesarecombinedSOthatthedualadvantagesofthemulti—featuresintimedomainand

6、frequencydomainareproduced．Theexperimentalresultsshowthatthemethodbasedonmulti——featureissuperiortothetraditionalmethodsintheaccuracyofauto——segmen—tation．KEYWORDS：fatiguestriationsegmentation；metalfractureimage；texturefeature；graylevelCO—occurrencema—trix(GLCM)；waveletpackettransform(wPI1)对疲劳断裂的

7、研究得到了人们的高度重视。在金属断口图1引言像分析中，疲劳断口图像的纹理分割是实现断裂构件智能化在工程机构和机械设备中，长期服役在交变应力下的构分析的重要前提，也是测定疲劳条带间距以定量分析疲劳寿件很容易出现疲劳断裂现象，造成严重的经济损失⋯，因此命和疲劳应力的重要环节，有利于相同类金属构件的寿命预测与失效分析，防止疲劳断裂事故的发生，对国民经济和科基金项目：国家自然科学基金项目资助(61262019，61305010)；中国学技术