基于剪切波和小波特征融合的金属表面缺陷识别方法.pdf

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1、第51卷第6期机械工程学报Vol.51No.62015年3月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMar.2015DOI：10.3901/JME.2015.06.098基于剪切波和小波特征融合的金属表面缺陷*识别方法周鹏徐科刘顺华(北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京100083)摘要：金属表面缺陷具有复杂性和多样性。小波变换能很好地捕捉点奇异性信号,对点缺陷识别效果好；剪切波变换作为一种新的多尺度几何分析方法，对奇异曲线具有最优逼近性能和方向敏感性，因此对方向性的缺陷识别

2、效果好。提出一种基于剪切波和小波特征融合的金属表面缺陷识别方法。对金属表面图像分别进行离散剪切波变换和小波变换，计算各尺度方向子带的平均值和方差值，并组成一高维特征矢量。用核保局投影算法对高维特征矢量进行降维，以去除特征间的冗余，得到低维特征矢量，并输入到支持向量机进行缺陷分类。以高温铸坯、中厚板、精密铝带三种典型金属为例，对从现场采集到的三种典型金属的样本库进行试验，结果表明：高温铸坯、中厚板、精密铝带缺陷样本的识别率分别达到93.95%、98.27%、92.5%。试验结果证明了该方法可有效应用于

3、不同类型金属的表面缺陷识别，具有通用性。关键词：剪切波变换；小波变换；表面缺陷；特征提取中图分类号：TP391SurfaceDefectRecognitionforMetalsBasedonFeatureFusionofShearletsandWaveletsZHOUPengXUKeLIUShunhua(NationalEngineeringResearchCenterforAdvancedRollingTechnology,UniversityofScienceandTechnologyBeiji

4、ng,Beijing100083)Abstract：Surfacedefectsofmetalsareoftenwithcomplexityanddiversity.Wavelettransformiseffectivetodetectsingularities,itisapplicableforrecognitionofpointdefects.Asarelativelynewmethodofmultiscalegeometricanalysis(MGA),shearlettransformhas

5、goodperformanceofdirectivityandoptimalapproximation,anditisapplicableforrecognitionofdefectswithdetermineddirections.Anewrecognitionmethodofsurfacedefectsformetalsisproposed,anditisbasedonfeaturefusionofshearlettransformandwavelettransform.Imagesofmeta

6、lsaredecomposedintomultipledirectionalsub-bandswithshearlettransformandwavelettransformrespectively.Then,meansandvariancesofallsub-bandsarecomputedandcombinedasahighdimensionalfeaturevector.kernellocalitypreservingprojection(KLPP)isappliedtothehighdime

7、nsionalfeaturevectortoremoveredundantinformationbetweenfeatures.Alowdimensionalfeaturevectorisgeneratedandinputtosupportvectormachine(SVM)forclassificationofdefects.Testedwithsamplescapturedfromproductionlinesofthreetypicalmetals,includinghightemperatu

8、reslabs,mediumandheavyplatesandaluminiumstrips.Resultsshowthatclassificationratesoftestingsetsforhightemperatureslabs,mediumandheavyplatesandaluminiumstripsare93.95%,98.27%and92.5%respectively.Itisverifiedthattheproposedmethodisageneral