[發明專利]一種三維圖像的重構方法及板中不規則缺陷檢測裝置

在審

• 申請號: 202110079189.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112862971A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 鄭鋼豐;吳博林;李澤;劉松峰;董浩
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種三維圖像的重構方法及板中不規則缺陷檢測裝置，包括如下步驟：S1、啟動驅動機構，驅動超聲探頭沿待檢測板狀工件表面進行超聲檢測，并接收超聲脈沖回波信號；S2、將采集到的回波信號轉換為三維空間坐標；S3、對三維空間坐標數據進行三維重構，三維重構過程中采用局部加權回歸散點平滑法對圖像進行平滑處理。本發明在獲取到精確檢測數據的基礎上，采用局部加權回歸散點平滑法對三維數據進行重構，即可直觀的顯示出板內缺陷的三維形狀，整個過程無需對大量的波形數據做出分析判斷，極大的降低了數據的處理難度，也極大的降低了重構和可視化的計算量，使得檢測成本大幅降低。

技術領域

本發明涉及無損檢測領域，具體是一種三維圖像的重構方法及板中不規則缺陷檢測裝置。

背景技術

金屬板可塑性小、耐腐蝕、密度小，在航空、航天、船舶等工業領域應用廣泛。然而，材料在加工、運輸、使用、儲藏過程難免存在缺陷，如：折疊、裂紋、氣泡、層片型夾雜等缺陷，該類缺陷隨著時間的推移，可能會發生嚴重的損傷，引起設備的損壞。需要選擇合適的方法判斷金屬板材中是否存在缺陷，避免安全事故的發生。

超聲檢測被廣泛用于金屬板材的缺陷檢測中，隨著超聲無損檢測技術的不斷發展，總的發展趨勢是由慢速成像向快速成像發展，由黑白圖像向彩色圖像發展，從二維圖像向三維圖像發展，然而目前的超聲三維成像技術采樣數據的操作復雜，對數據的處理難度大，重構和可視化的計算量巨大，導致檢測成本較高，因此亟待解決。

發明內容

為了避免和克服現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種三維圖像的重構方法，在獲取到精確檢測數據的基礎上，采用局部加權回歸散點平滑法對三維數據進行重構，即可直觀的顯示出板內缺陷的三維形狀，整個過程無需對大量的波形數據做出分析判斷，極大的降低了數據的處理難度，也極大的降低了重構和可視化的計算量，使得檢測成本大幅降低。本發明還提供了應用一種三維圖像的重構方法的板中不規則缺陷檢測裝置，通過將待檢測板狀工件表面劃分網格狀區域后，啟動驅動機構對網格區域逐一檢測，穩定性高，提高了檢測數據的精確性和檢測效率。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種三維圖像的重構方法，包括如下步驟：

S1、啟動驅動機構，驅動超聲探頭沿待檢測板狀工件表面進行超聲檢測，并接收超聲脈沖回波信號；

S2、將采集到的回波信號轉換為三維空間坐標；

S3、對三維空間坐標數據進行三維重構，三維重構過程中采用局部加權回歸散點平滑法對圖像進行平滑處理。

作為本發明進一步的方案：在步驟S3中，以三維坐標中的x,y值確定需要平滑處理的數據，通過指定與x相鄰的數據范圍進行加權回歸從而獲得(x,y)的平滑值；回歸系數的定義：

在對應的平滑擬合方程中，梯度a和常數b定義為：

其中和分別是x和y的加權平均值；

設定采樣速度，選取所獲的采集數據來表示重構數據，采用局部加權回歸散點平滑法對重構數據進行平滑處理。

作為本發明再進一步的方案：在步驟S1中，在檢測前將待檢測板狀工件的表面網格化，以每個網格的中心或以網格的十字交點為超聲探頭的檢測點，通過超聲脈沖回波法對檢測點進行逐點檢測。

作為本發明再進一步的方案：所述網格為方形網格，其邊長L滿足公式：

其中D為超聲探頭直徑。