本發(fā)明涉及一種基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，屬于計算機數(shù)字檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：X射線成像系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損檢測中，而在X射線成像系統(tǒng)中，由于射線照相對比度、不清晰度以及各種硬件的制約，其圖像存在噪聲大、對比度低、圖像模糊、圖像細節(jié)被噪聲淹沒等特點，圖像質(zhì)量難以達到規(guī)定的行業(yè)標準。文中針對鍋爐焊管對焊接焊縫中圓形缺陷的檢測加以探討。圓形缺陷是熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來所形成的空穴，主要指的是焊縫中的氣孔、塊狀夾渣、夾鎢等缺陷，其存在嚴重影響焊接接頭的力學性能，而目前焊縫中圓形缺陷的數(shù)量主要依靠人的主觀判斷，難免會出現(xiàn)漏判誤判的現(xiàn)象，因此如何準確高效地檢測出焊接評定中圓形缺陷的數(shù)量及面積具有重要的意義。國內(nèi)外人員對焊縫X射線圖像圓形缺陷檢測做了大量工作，主要分為圖像處理和圖像識別計數(shù)。其中圖像處理方法主要有：圖像增強，以提高圖像對比度；閾值處理，將圖像二值化；降噪濾波，消除噪聲凸顯邊緣輪廓信息；最后根據(jù)建立的形態(tài)信息進行邊緣檢測。缺陷類型的識別計數(shù)方法主要有：系統(tǒng)模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別、模糊集合識別和支持向量機，但這些算法存在構(gòu)建數(shù)學物理模型相對復雜、編程難道大、圓形缺陷識別率相對較低等不足。因此，為了提高焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別技術(shù)，以滿足工業(yè)X射線檢測標準的需要，提高檢測的效率與質(zhì)量，就必須發(fā)明新的檢測方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有焊縫圓形缺陷檢測技術(shù)的不足，提供了一種基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括一種基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，其特征在于，該方法包括：S1，采集帶有圓形缺陷的焊縫X射線圖像；S2，使用總變分模型的顯式差分算法對所述步驟A采集的焊縫X射線圖像進行去噪處理；S3，通過Canny邊緣檢測算子初步確定圓形缺陷的邊緣；S4，對所述步驟S3得到的圖形進行數(shù)學形態(tài)學處理，進一步確定圓形缺陷的邊緣輪廓、質(zhì)心及面積。根據(jù)所述的基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，所述的步驟S1還包括：將待檢測裝置的焊縫部位放置于X射線無損檢查器下，并通過X光成像獲取焊縫的X射線圖像。根據(jù)上述的基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，其特征在于，所述的步驟S2還包括子步驟：S301，將視為能量泛函的最小化問題并將含噪聲圖像模型定義為Xm＝Mu+u(1)，其中公式(1)中的Xm為含噪聲的焊縫的X射線圖像，u為干凈圖像；S302，進一步對含噪圖像圖模型進行平衡圖像去噪和平滑處理，其包括對噪聲的去除的能量最小化進行計算，其計算公式為其中為保真項，為正則化項，參數(shù)λ為規(guī)整參數(shù)，進一步將λ設(shè)置為高斯濾波器；S303，執(zhí)行對公式(2)的梯度下降流處理，采用總變分模型的顯式差分方法恢復干凈圖像并去除噪聲，其中對公式(2)的梯度下降流處理結(jié)果的公式為其中，div為散度算子，為梯度算子。根據(jù)上述所述的基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，所述的步驟S3的Canny邊緣檢測還包括以下子步驟：S401，對圖像使用帶有指定標準偏差σ的高斯濾波器來平滑圖像；S402，在圖像的每一點計算局部梯度和邊緣方向α(x,y)＝arctan(ly/lx)，邊緣點為梯度方向上其強度局部最大點，所確定的邊緣點會導致梯度幅度圖像中出現(xiàn)脊；S403，執(zhí)行非最大值抑制處理，包括查找脊的頂部，并將所有不在脊的頂部的像素設(shè)為零；S404，將不連接的弱像素集成到強像素，執(zhí)行邊緣連接。根據(jù)上述的基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，所述的步驟S403還包括：脊像素使用兩個閾值T1和T2做閾值處理，其中T1<T2，值大于T2的脊像素為強邊緣像素，T1與T2之間的脊像素為弱邊緣像素。根據(jù)上述的基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法，所述數(shù)學形態(tài)學處理還包括以下子步驟：S601，將通過Canny邊緣檢測得到的二值圖像矩陣設(shè)置為A，膨脹腐蝕模型版設(shè)置為B，A首先通過與B進行形態(tài)學開運算去除孤立點，然后與B進行形態(tài)學閉運算連接非封閉邊緣，其運算公式如下所示S602，設(shè)置C為對稱結(jié)構(gòu)元素，并對二值圖像A的封閉區(qū)域進行區(qū)域填充，其中C設(shè)置為其中的圓形缺陷填充過程為k＝1,2,3Λ，其中為X0圓形缺陷內(nèi)一點且X0＝1，當Xk＝Xk-1時則算法在迭代的第k步結(jié)束；S603，對填充后的二值圖像進行連通分量的提取標記，其包括設(shè)置Y表示為包含于二值圖像的連通分量，并且設(shè)置X0為Y中的一個已知點，對Y進行迭代生產(chǎn)，其公式為其中k＝1,2,3Λ，當Xk＝Xk-1時，則對算法進行收斂，并且Y＝Xk；S604，基于標記的連接分量確定圖像圓形缺陷的質(zhì)心以及面積。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的技術(shù)方案較好地去除了焊縫X射線圖像中的噪聲，有效地識別了焊縫中的圓形缺陷，提高了對于焊縫X射線圓形缺陷的檢測速度與準確性，并計算出圓形缺陷相應(yīng)的質(zhì)心及面積，為焊縫的評級奠定了基礎(chǔ)。附圖說明圖1所示為根據(jù)本發(fā)明實施方式的流程圖；圖2所示為根據(jù)實施本發(fā)明方法的焊縫X射線圖像；圖3所示為圖2圓形缺陷邊緣局布放大圖；圖4所示為根據(jù)實施本發(fā)明方法的帶有圓形缺陷的焊縫X射線圖像；圖5所示為圖4的圓形缺陷邊緣。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明的基于焊縫X射線數(shù)字圖像的圓形缺陷識別方法適用于焊縫的圓形缺陷檢測。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明實施方式的流程圖。包括步驟S101～S106，其具體如下所示：S101，將待檢焊縫放在X射線無損檢測器下，通過X光成像獲取焊縫的X射線圖像，采集帶有圓形缺陷的焊縫X射線圖像；S102，焊縫X射線圖像進行去噪處理；S103，通過Canny邊緣檢測算子初步確定圓形缺陷的邊緣；S104，使用形態(tài)學開運算去除孤立點，然后進行形態(tài)學閉運算連接非封閉邊緣S105，填充封閉區(qū)域；S106，確定圓形缺陷的邊緣輪廓、質(zhì)心及面積。圖2所示為根據(jù)實施本發(fā)明方法的通過X射線檢測儀獲取的帶有圓形缺陷(夾渣)的焊縫X射線圖像。圖3所示為根據(jù)實施本發(fā)明方法提取的圖2圓形缺陷邊緣的局布放大圖，從圖中可以看出，本發(fā)明有效地提取了缺陷的邊緣，并計算出圓形缺陷相應(yīng)的質(zhì)心及面積，為焊縫的評級奠定了基礎(chǔ)。圖4所示為根據(jù)實施本發(fā)明方法的通過X射線檢測儀獲取的帶有圓形缺陷(氣孔)的焊縫X射線圖像。圖5所示為根據(jù)實施本發(fā)明方法提取的圖4圓形缺陷邊緣，從圖中可以看出，本發(fā)明有效地提取了缺陷的邊緣，并計算出圓形缺陷相應(yīng)的質(zhì)心及面積，為焊縫的評級奠定了基礎(chǔ)。依據(jù)本發(fā)明的檢測流程步驟S101,將獲取的焊縫X射線數(shù)字圖像如附圖2、4所示輸入。依據(jù)本發(fā)明的檢測流程步驟S102，對輸入圖像用總變分模型的顯式差分算法進行去噪處理。依據(jù)本發(fā)明的檢測流程步驟S103,對預(yù)處理后的圖像進行Canny邊緣檢測初步確定圓形缺陷的輪廓。根據(jù)本發(fā)明的檢測流程步驟S104,對邊緣檢測后的二值圖像進行數(shù)學形態(tài)學處理包括去除孤立噪聲點、連接非封閉邊緣、填充封閉區(qū)域、標記連接分量、確定質(zhì)心及面積。實施本發(fā)明方法提取的圓形缺陷邊緣如附圖3、5所示。實施本發(fā)明獲得的圓形缺陷質(zhì)心以及面積信息如下表1(夾渣)、表2(氣孔)所示。序號.質(zhì)心面積(像素)1(214.56,104.11)542(230.75,140.56)323(248.86,110.68)284(270.95,89.50)225(298.93,149.85)276(334.31,178.74)547(380.52,225.08)258(403.04,146.70)469(425.19,64.71)3110(428.41,139.74)3411(451.55,79.32)4712(497.84,146.20)2513(535.41,165.00)22表1序號.質(zhì)心面積(像素)1(299.27,78.18)112(304.32,67.21)193(371.32,74.89)194(405.63,76.00)16表2以上所述，只是本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)其技術(shù)方案和/或?qū)嵤┓绞娇梢杂懈鞣N不同的修改和變化。當前第1頁1 2 3