[發明專利]基于多尺度濾波算子的X射線實時圖像焊縫缺陷檢出方法

有效

• 申請號: 201410069615.X
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103822932A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 鄒怡蓉;都東;潘際鑾;石涵;邵家鑫;常保華;韓贊東
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N23/18
• 分類號: G01N23/18
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種基于多尺度濾波算子的圖像處理方法，可廣泛應用于焊縫X射線圖像缺陷檢測領域。

背景技術

焊縫缺陷的X射線檢測方法分為膠片照相、CR成像、線陣探測器成像、面陣探測器成像、圖像增強器成像等方法。膠片成像因其檢測過程復雜、耗時長、難于實現檢測過程自動化、藥水對環境造成污染等缺點，其應用前景受到嚴重制約；而線陣/面陣探測器成像和CR成像因動態性不足、成像時間較長，多用于X射線靜態成像。基于圖像增強器的方法在X射線實時成像中有較為廣泛的應用：圖像增強器將射線作用于輸入屏閃爍體產生的光電子經光電轉換及電信號的放大，經過模數轉換后得到數字化圖像，以進行圖像的顯示、處理和分析。通過圖像處理和缺陷檢出算法對數字射線圖像序列進行自動檢測和分析，可實現在線連續檢測、自動判斷缺陷，能夠有效地提高檢測效率，降低由于人為因素造成的漏檢概率。但X射線實時成像具有信噪比低、圖像分辨率低、相對靈敏度較低的特點，造成圖像對比度較低，同時圖像灰度與對比度水平均具有時變性，加之連續生產需要較快的圖像處理速度，綜上對用于缺陷檢出及判斷的圖像處理算法提出了較高要求。

現有的X射線圖像缺陷檢測技術，在缺陷檢出步驟中多采用濾波與閾值分割相結合的方法。參見周正干等的論文“航空發動機葉片X射線數字圖像分析的一種新方法”，中國機械工程，2006,17(21):2270-2273，采用分區域自適應中值濾波和形態學濾波的方法對圖像背景進行模擬，再用原始圖像與背景相減得到缺陷突出的差值圖像進行閾值分割。其中區域劃分尺寸的設置影響檢出結果，算法適應性受到一定限制；形態學操作會導致缺陷信息保真度降低，不利于后續的缺陷判斷。張曉光等針對去除背景后的焊縫圖像采用圖像增強的方法使缺陷區域得到增強，之后對圖像進行分割，利用局部閾值法對缺陷進行提取，該方法依據缺陷與背景的明顯灰度對比進行缺陷檢出，對膠片數字化圖像有較好的識別效果，但對X射線實時圖像的處理適用性有限，參見論文“X射線檢測焊縫的圖像處理與缺陷識別”，華東理工大學學報.2004,30(2):199-202。Jiaxin?Shao等在缺陷檢出步驟中同樣采用背景消除的方法，得到缺陷突出的差值圖像，利用動態閾值分割的方法對潛在缺陷區域進行檢出。該方法能夠有效地檢出潛在缺陷區域并適應背景圖像灰度均值的變化，且能夠滿足檢測的實時性要求；但對圖像背景部分在一定鄰域范圍內的一致性有較高要求，如缺陷靠近邊緣或背景存在灰度級明顯變化趨勢，缺陷檢出效果會受到影響，出現一定比例的誤檢，造成后續缺陷判斷的難度，參見論文“Automatic?weld?defect?detection?based?on?potential?defect?tracking?in?real-time?radiographic?image?sequence”.NDT&E?International.2012,46:14-21。

綜上，現有的焊縫缺陷檢出技術與方法尚難以很好地滿足數字射線檢測的適應性和準確性要求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供基于多尺度濾波算子的X射線實時圖像焊縫缺陷檢出方法，采用自適應優化參數，構造濾波算子，避免背景灰度變化對缺陷檢出的影響，對焊縫缺陷的不同尺寸進行自動適應，實現X射線圖像焊縫缺陷的自動檢出。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

步驟1）讀入首幀圖像：讀入圖像序列中的第一幀圖像，記為I₀；

步驟2）焊縫提取：對所述第一幀圖像進行邊緣提取和區域分割，提取焊縫邊界，將焊縫作為感興趣區域進行標識操作；

步驟3）參數優化：對所述第一幀圖像的感興趣區域進行圖像分析，對多尺度濾波算子構造參數σ與動態閾值參數Th進行優化，得到多尺度濾波算子構造參數優化值σ_op與動態閾值參數優化值Th_op；該步驟具體包括：

步驟30）參數初始化：選擇參數a,b使其滿足其中size_x(I)表示圖像沿x方向的尺寸，size_y(I)表示圖像沿y方向的尺寸；

設置多尺度濾波算子構造參數σ的初值σ₀；

設置動態閾值參數Th的初值Th₀；