X射线焊缝图像缺陷自动提取与识别技术研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Material Science and Technology Research on Technology of Automatic Extraction and Identification for Weld Defects in X-Ray Image A Thesis in Materials Processing Engineering by Peng Liang Advised by Prof. YanHong Wei Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering March, 2012 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 南京航空航天大学硕士学位论文 X X 射线焊缝图像缺陷自动提取与识别技术研究 I I PAGE PAGE IV 摘 要 X 射线检测作为焊接缺陷的无损检测技术之一，已经成为保证焊接结构件质量的重要手段。 对于检测结果，人工评定存在很大的主观性，易产生较多的误判和漏判。随着计算机技术以及 电子技术的迅速发展，使得基于图像处理的计算机辅助评片技术成为可能。但由于 X 射线底片 数字化后存在信噪比低、背景起伏大等问题，焊接缺陷自动提取与识别仍存在困难。本文对 X 射线焊缝图像处理技术的应用进行了探索，实现了焊缝图像中缺陷的自动提取与识别。 首先，在确定符合 X 射线数字图像的采集和检测要求的硬件系统基础上，本文搭建了技术 方案的整体框架，将焊接缺陷提取和识别的过程分为焊缝图像预处理、焊缝缺陷分割与提取以 及焊缝缺陷识别三个部分。 其次，在技术方案框架的基础上，针对工程中几种常见焊接缺陷的特点，将预处理算法分 为 256 色图像转 8 位灰度图像、X 射线图像焊缝提取、焊缝图像降噪、焊缝图像模糊增强等图 像处理技术。其中 X 射线图像焊缝提取利用构造理想焊缝、X 射线图像二值化、灰度投影以及 图像减影的技术，成功提取出焊缝区域，提高了后续焊缝图像处理的效率。通过降噪和图像模 糊增强实现图像信噪比的提升以及对比度的提高，为后续焊接缺陷的提取和识别提供质量良好 的焊缝图像。 通过对 X 射线焊缝图像特点的分析，并针对焊缝图像背景起伏大、纹理复杂以及焊缝和缺 陷边缘模糊等问题，本文利用 B 样条曲线拟合图像的列灰度曲线消除曲线尖峰，并通过极值点 集合的两次修正以及定义的边界阈值 α、波动阈值 β 确定焊接缺陷边界。然后利用数学形态学 对提取出的缺陷进行大小和边界修正。另外，本文针对条状缺陷在提取过程中断裂成若干连通 区域的问题，利用连通区域中心线的拟合技术实现条状缺陷的自动生长和合并。最后，通过对 焊接缺陷各个特征参数的提取，并与实际值进行对比，分析分割与提取算法的精确度。 再次，通过专家系统的思想，并综合考虑了影响焊接缺陷特征的原因，如 X 射线影像特点、 焊接工艺、结构等，本文设计实现了利用正向推理机技术的焊接缺陷自动识别的专家系统。专 家系统采用了基于不精确推理技术的思想，并设计了更为人性化的知识库管理模块，实现技术 人员自行添加和修改缺陷识别规则的功能。 最后，本文设计并实现了 X 射线焊缝图像缺陷提取与识别系统。通过计算机多线程技术， 实现图像的单帧和连续采集、显示与存储、自动处理等功能，从而使得系统可以应用于实际。 关键词：X 射线图像，焊接缺陷，图像处理，缺陷提取与识别，B 样条曲线，专家系统 Abstract As one of non-destructive testing technologies for weld defects, X-ray inspection has become an important method to ensure the quality of welding structure. For the test results, manual assessment has a big subjectivity.