专利名称：数字x射线图像焊缝分割和缺陷检测方法
技术领域：
本发明涉及一种辐射成像技术，属于无损检测领域，尤其是一种数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法。
背景技术：
目前焊接是现在制造领域的一种重要工艺方法之一。随着计算机技术、自动控制技术以及信息和软件技术迅速地引入焊接领域，焊接生产自动化、智能化已经成为21世纪焊接技术发展的重要方向。计算机视觉技术以其信息量大、精度高、检测范围大等特点，在焊接缺陷的检测领域得到了广泛的应用。而X射线检测是常规无损检测常用的重要方法之一，是保证焊接质量的重要技术，其检测结果将作为焊缝缺陷分析和质量评定的重要判定依据。X射线检测是将强度均勻的射线照射到被测的物体，使透过的射线在照相胶片上感光，而在成像的底片上，可以检测出被检测物体的焊接缺陷位置、类型、尺寸和数目等。传统的缺陷检测方法主要由评片人员手工完成，不仅工作量大，且容易造成缺陷的误判和漏判等。现代机械制造对精度的要求越来越高，人工操作越来越不能满足生产发展的需要。近年来，一些具有应用价值的焊缝图像缺陷检测系统应运而生。这些系统利用计算机完成对底片信息的管理，通过数字图像处理来实现图像的增强、滤波、分割以及缺陷检测等。采用这种方法可以大大提高检测效率，但是由于缺陷检测技术尚未成熟，目前的缺陷检测方法仍存在检测速度慢、检测方法单一、不能实时处理等诸多问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，针对焊接过程中具有特定宽度且为竖条形一系列外部特征比较稳定的焊缝，提供一种检测速度快、检测手段合理、能实时处理的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，包括以下步骤1).图像预处理，包括滤波和增强；2).焊缝的分割，包括阈值分割、寻找焊缝位置和焊缝提�。从米畲罄嗉浞讲罘ń秀兄捣指睿鏊胶褪狈较蛏系呐卸希诜指詈蟮耐枷裰醒罢液阜斓奈恢茫辉谌コ撕阜斓谋尘昂拖裰始聘扇畔袼睾螅罢彝枷裰凶笊辖呛妥笙陆堑牡谝桓霰湮谏袼氐牧礁龅悖饬礁龅愕淖攴祷氐皆枷裰校⒔阜斓目矶戎瞪栉�150 250个像素，进行焊缝的提�。�3).缺陷检测，采用边缘检测和减影法相结合检测。所述步骤1)中的滤波采用中值滤波进行图像处理前的滤波降噪，滤波窗口采用 3 X 3像素大�。枷裰械脑肷顺�。所述步骤1)中的增强采用非线性函数
权利要求
1.一种数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤1).图像预处理，包括滤波和增强；2).焊缝的分割，包括阈值分割、寻找焊缝位置和焊缝提�。从米畲罄嗉浞讲罘ń秀兄捣指睿鏊胶褪狈较蛏系呐卸希诜指詈蟮耐枷裰醒罢液阜斓奈恢茫辉谌コ撕阜斓谋尘昂拖裰始聘扇畔袼睾螅罢彝枷裰凶笊辖呛妥笙陆堑牡谝桓霰湮谏袼氐牧礁龅悖饬礁龅愕淖攴祷氐皆枷裰校⒔阜斓目矶戎瞪栉�150 250个像素，进行焊缝的提�。�3).缺陷检测，采用边缘检测和减影法相结合检测。
2.根据权利要求1所述的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于所述步骤1)中的滤波采用中值滤波进行图像处理前的滤波降噪，滤波窗口采用3X3像素大小，将图像中的噪声滤除。
3.根据权利要求1所述的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于所述步骤1)中的增强采用非线性函数z = l27jl + sinL π n x-+=mm^进行增[ L cW - cVn 2Icjmax - cVn)」J强，其中X和Z分别为变换前和变换后的灰度值，Gfflax和Gmin分别为变换前数字X射线图像 X的最大灰度值和最小灰度值。
4.根据权利要求1所述的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于所述步骤2)中的阈值分割为先设定一个阈值Τ，通过T将图像的灰度值分为两组A1和t2，且 、> T，t2 < T，使组内方差最小并且使组间方差最大的那个T作为分割的阈值，采用这种选取阈值的方法能够将图像中想要得到的有效信息和背景很好地分离。
5 根据权利要求1所述的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于所述步骤幻中寻找焊缝位置采用下述技术方案，焊缝区别于别处像素的特征有两个，一是焊缝的宽度与别处不同，二是焊缝在竖直方向是连续不间断的，所以，为去除大部分的黑色干扰像素，只保留焊缝部分，采用焊缝的这两个特征进行判断；首先在水平方向上，逐行进行扫描判断，对每一行逐渐累加各个部分的黑色像素的长度，统计其长度值，即连续的像素个数，长度介于T1 = 115和T2 = 130之间的保留，将其余不满足条件的像素值置为255，由此去除了左边大部分的黑色像素；然后在竖直方向上，由于图像中存在像质计干扰因素，在其水平方向上宽度与焊缝相当，但是像质计在竖直方向上与焊缝明显的不同是其不连续，所以在竖直方向上的处理中， 建立一个三维数组block[2000] [20] [2]，分别用于存放图像的行号、每一行连续的黑色像素区域数目、每块黑色像素的起始列号和终止列号；根据当前行疑似焊缝区域的索引号，判断当前行的前150行和后150行是否有焊缝疑似区域，若某一行有疑似区域，则进一步判断该行的起始像素和终止像素与当前行的起始像素和终止像素在竖直方向上的偏差是否小于50个像素；若条件满足，则保留，若不满足，则将像素值置为255。
6.根据权利要求1所述的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于所述步骤幻中的焊缝提取采用下述技术方案，经过步骤幻中寻找焊缝位置技术处理，图像中除了焊缝所在的位置为黑色像素，其余部分的黑色像素均已去除，在此基础上，从左向右， 从下到上对图像扫描，找到图像中左上角和左下角的第一个黑色像素，根据两个像素的坐标值，确定出一条直线，经过统计，将焊缝的宽度设定为200个像素，然后返回原图中，保持焊缝部分不变，焊缝两侧的像素全部置为255，即提取出焊缝。
7.根据权利要求1所述的数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，其特征在于所述步骤幻中的缺陷检测首先采用Krisch算子做边缘检测，检测后的图像作为第一图像，然后采用7X7像素窗口进行滤波，弱化检测出的缺陷，将滤波后的图像作为背景图像，之后采用减影法，用第一图像减去背景图像，利用公式fr = f-fb+C0nst，其中fr为背景去除后的缺陷图像，f为第一图像，fb为模拟的背景图像，const是一常数，是为避免在计算时出现负值，其值取为差值图像f_fb的中灰度为负值的所有像素中灰度最小者的绝对值；之后对得到的缺陷图像fr进行二值化处理，即可得到完整的缺陷图。
全文摘要
本发明涉及一种数字X射线图像焊缝分割和缺陷检测方法，属于无损检测领域。针对一系列具有特定宽度范围的竖条形X射线焊缝图像的缺陷检测，在进行焊缝分割时，本发明采用基于焊接图像中焊缝水平宽度和竖直连续性的分割方法，它包括滤波、图像增强、阈值分割、寻找焊缝位置和焊缝提取等步骤。在缺陷的提取中，采用边缘检测和减影法相结合的方法。本发明能够快速有效的分割出图像中的焊缝，融合的缺陷提取算法能够更好的检测出缺陷。
文档编号G01N23/04GK102175700SQ20111002240
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者张光先, 徐胜男, 李振华, 魏宗娟 申请人:山东大学
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