專利名稱：一種檢測橡膠中炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橡膠質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種運用圖像顯微法檢測橡膠中炭黑的方法，特別是一種處理橡膠檢測圖像中絲狀雜質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
炭黑、白炭黑等填料作為橡膠的重要補強劑，其大小和分布情況對膠料的物理機械性能和后續(xù)加工性能都有非常重要的影響。另外，炭黑(包含白炭黑等補強劑)聚集體的大小和分布與混煉設(shè)備和工藝有著非常緊密的關(guān)系。檢測橡膠中的炭黑，準確的獲取炭黑信息，將有利于研究炭黑的分散程度對膠料物理機械性能的影響，也有利于研究不同混煉設(shè)備和工藝對炭黑聚集體分散程度的影響，進一步優(yōu)化工藝流程和改進混煉設(shè)備。目前，已有的炭黑檢測系統(tǒng)的工作流程是先對膠料切片，制備出試樣；接著采用光學顯微裝置觀測膠料切面，經(jīng)光學放大的切面圖像通過CCD等數(shù)字成像設(shè)備輸入計算機中，顏色偏亮的為炭黑聚集體，顏色偏暗的為膠料，圖像中各像素點的灰度值在0到255之間；然后運用數(shù) 字圖像處理技術(shù)對檢測圖像進行閾值分割，即設(shè)定一個閾值，灰度值在閾值以上的像素點，其新的灰度值被設(shè)為255 (為白色，代表炭黑)，灰度值在閾值以下的像素點，其新的灰度值被設(shè)為0 (為黑色，代表膠料)；最后對檢測圖像中所有的白色區(qū)域進行統(tǒng)計計算，獲取炭黑信息。在實際的炭黑檢測過程中，檢測圖像里會存在一些絲狀雜質(zhì)，這些雜質(zhì)有可能是依附在膠料表面的其他材料，也有可能是由于切片速度不夠迅速，或者切片裝置不夠鋒利而形成的殘留物，其成像顏色和炭黑接近，很容易和炭黑混淆，導(dǎo)致炭黑檢測結(jié)果存在較大誤差，現(xiàn)有的這種方法沒有很好的處理這些雜質(zhì)，但這些雜質(zhì)的甄別和刪除，對提高炭黑檢測的準確性有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，尋求設(shè)計提供一種可以更準確檢測膠料中炭黑的方法，特別是一種處理膠料檢測圖像中絲狀雜質(zhì)的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括獲取膠料圖像、圖像二值化處理、絲狀雜質(zhì)處理(包括簡單弧型雜質(zhì)識別和處理、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理)、獲取炭黑信息五個工藝步驟( I )、獲取膠料圖像選用硫化膠或混煉膠作為膠料，對膠料切片制成試樣，用常規(guī)的光學顯微裝置和數(shù)字成像裝置，將膠料切片的切面放大圖像通過計算機顯示出來；(2)、圖像二值化處理對膠料圖像中炭黑和膠料存在相對亮度差，采用大津法計算二值化分割閾值，并運用該值對膠料圖像作二值化處理；(3)、簡單弧型雜質(zhì)識別和處理對圖像中任何一個白色區(qū)域，存在可將該區(qū)域包含在內(nèi)的外接凸多邊形或稱為凸包，簡單弧型雜質(zhì)呈現(xiàn)出凹形(如圖2所示)，其凸包面積比弧型區(qū)域的面積大，而炭黑聚集體則差別不大，將區(qū)域面積和區(qū)域凸包面積的比值作為區(qū)別簡單弧型雜質(zhì)和炭黑聚集體的形態(tài)特征參數(shù)，當該比值大于0. 63時，表示該區(qū)域為炭黑聚集體，當該比值小于等于0. 63時，表示該區(qū)域為弧型雜質(zhì)；被判定為弧型雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為黑色，以保證和炭黑區(qū)別開來；(4)、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理交叉弧型的特征是弧線有交叉，所形成的白色區(qū)域有空洞(如圖3所示)，而代表炭黑聚集體的白色區(qū)域為實心；對圖像中任何一個白色區(qū)域，將其空洞的面積大小作為區(qū)別炭黑聚集體和交叉弧型雜質(zhì)的形態(tài)特征參數(shù)，當該值小于9個像素點時，該區(qū)域為炭黑聚集體，否則為交叉型雜質(zhì)；被判定為雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為黑色，以保證和炭黑區(qū)別開來；(5)、獲取炭黑信息遍歷已完成雜質(zhì)處理的圖像的白色區(qū)域，計算其面積，并統(tǒng)計在各面積區(qū)間白色區(qū)域的個數(shù)，實現(xiàn)橡膠中炭黑的檢測。本發(fā)明在檢測膠料中炭黑的同時，能處理膠料圖像中存在的雜質(zhì)，有利于提高炭黑的檢測精度和炭黑分散性評價的準確性，更好的體現(xiàn)不同混煉設(shè)備和混煉工藝對混煉效果的影響，還有利于建立炭黑分散性和膠料物理性能之間的關(guān)系，其整體工藝簡單，檢測精度高，處理雜質(zhì)效果好，應(yīng)用范圍廣，環(huán)境友好。


圖I是本發(fā)明的工作流程結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明涉及的簡單弧型雜質(zhì)圖像示意圖。圖3是本發(fā)明涉及的交叉弧型雜質(zhì)圖像示意圖。圖4是本發(fā)明涉及的二值化處理膠料圖像結(jié)果圖。圖5是本發(fā)明涉及的處理簡單弧型雜質(zhì)圖像結(jié)果圖。圖6是本發(fā)明涉及的處理交叉弧型雜質(zhì)結(jié)果圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。實施例本實施例包括獲取膠料圖像、圖像二值化處理、簡單弧型雜質(zhì)識別和處理、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理、獲取炭黑信息五個工藝步驟( I )、獲取膠料圖像選用硫化膠或混煉膠作為膠料，對膠料切片制成試樣，用光學顯微裝置和數(shù)字成像裝置，將膠料切片的切面放大圖像通過計算機顯示出來，如圖3所示；(2)、由于膠料圖像中炭黑和膠料存在較大的相對亮度差，因而采用大津法計算二值化分割閾值，并運用該值對膠料圖像作二值化處理，結(jié)果如圖4所示；(3)、簡單弧型雜質(zhì)識別和處理對圖像中任何一個白色區(qū)域，存在可將該區(qū)域包含在內(nèi)的外接凸多邊形或稱為凸包；簡單弧型雜質(zhì)呈現(xiàn)出較大的凹形，其凸包面積比弧型區(qū)域的面積大，而炭黑聚集體則差別不大，將區(qū)域面積和區(qū)域凸包面積的比值作為區(qū)別簡單弧型雜質(zhì)和炭黑聚集體的形態(tài)特征參數(shù)，當該比值大于等于0. 63時，表示該區(qū)域為炭黑聚集體，當該比值小于0. 63時，表示該區(qū)域為弧型雜質(zhì)；表I顯示的是圖4中白色區(qū)域的區(qū)域面積與凸包面積比值的分布情況，被判定為雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為黑色，處理結(jié)果如圖5所示；
權(quán)利要求
1. 一種檢測橡膠中炭黑的方法，其特征在于包括獲取膠料圖像、圖像二值化處理、絲狀雜質(zhì)處理(包括簡單弧型雜質(zhì)識別和處理、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理)、獲取炭黑信息五個工藝步驟 (1)、獲取膠料圖像選用硫化膠或混煉膠作為膠料，對膠料切片制成試樣，用常規(guī)的光學顯微裝置和數(shù)字成像裝置，將膠料切片的切面放大圖像通過計算機顯示出來； (2)、圖像二值化處理對膠料圖像中炭黑和膠料存在相對亮度差，采用大津法計算二值化分割閾值，并運用該值對膠料圖像作二值化處理； (3)、簡單弧型雜質(zhì)識別和處理對圖像中任何一個白色區(qū)域，存在可將該區(qū)域包含在內(nèi)的外接凸多邊形或稱為凸包，簡單弧型雜質(zhì)呈現(xiàn)出凹形，其凸包面積比弧型區(qū)域的面積大，而炭黑聚集體則差別不大，將區(qū)域面積和區(qū)域凸包面積的比值作為區(qū)別簡單弧型雜質(zhì)和炭黑聚集體的形態(tài)特征參數(shù)，當該比值大于0. 63時，表示該區(qū)域為炭黑聚集體，當該比值小于等于0. 63時，表示該區(qū)域為弧型雜質(zhì)；被判定為弧型雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為 黑色，以保證和炭黑區(qū)別開來； (4)、交叉弧型雜質(zhì)識別和處理交叉弧型的特征是弧線有交叉，所形成的白色區(qū)域有空洞，而代表炭黑聚集體的白色區(qū)域為實心；對圖像中任何一個白色區(qū)域，將其空洞的面積大小作為區(qū)別炭黑聚集體和交叉弧型雜質(zhì)的形態(tài)特征參數(shù)，當該值小于9個像素點時，該區(qū)域為炭黑聚集體，否則為交叉型雜質(zhì)；被判定為雜質(zhì)的白色區(qū)域顏色被處理為黑色，以保證和炭黑區(qū)別開來； (5)、獲取炭黑信息遍歷已完成雜質(zhì)處理的圖像的白色區(qū)域，計算其面積，并統(tǒng)計在各面積區(qū)間白色區(qū)域的個數(shù)，實現(xiàn)橡膠中炭黑的檢測。
全文摘要
本發(fā)明屬于橡膠質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種運用圖像顯微法檢測橡膠中炭黑的方法，選用硫化膠作為膠料切片制成試樣，用光學顯微和數(shù)字成像裝置將切面放大圖像通過計算機顯示出來；對膠料圖像中炭黑和膠料存在亮度差采用大津法計算二值化分割閾值，并用該值對膠料圖像作二值化處理；對圖像中任何一個白色區(qū)域，存在可將該區(qū)域包含在內(nèi)的外接凸多邊形，簡單弧型雜質(zhì)呈現(xiàn)出凹形，將區(qū)域面積和區(qū)域凸包面積的比值作為區(qū)別簡單弧型雜質(zhì)和炭黑聚集體的形態(tài)特征參數(shù)，特征是弧線有交叉，白色區(qū)域有空洞，炭黑聚集體的白色區(qū)域為實心；遍歷已完成雜質(zhì)處理的圖像的白色區(qū)域，實現(xiàn)橡膠中炭黑的檢測；其工藝簡單，檢測精度高，處理效果好，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號G01N21/00GK102830063SQ20121028749
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者王曉波, 汪傳生 申請人:青島科技大學