x射线数字化实时成像系统在无损检测中的应用

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1、中国工业检验检测网www.industryinspection.comQQ：596705349X射线数字化实时成像系统在无损检测中的应用荆峰(贵州国营风华机器厂,贵州绥阳563319)摘要:无损检测在航空航天、机械、石油、化工等部门有广泛的应用。X射线胶片照相法是目前常用的无损检测方法之一,它不可避免地存在检测周期长、检测成本高、污染环境等缺点。随着计算机技术的发展,新兴的计算机X射线数字化实时成像技术已在无损检测中得到了广泛应用。概述了计算机数字化实时成像技术原理及其在中国工业检验检测网X射线无损检测中的应用情况。关键词:

2、计算机;实时成像;图像处理;X射线;无损检测中图分类号:TG115.28文献标识码:A文章编号:167124423(2004)032372031概述X射线检测实时成像及计算机图像及计算机图像处理技术(简写为XRTIP)是20世纪80年代中期以来国际上新兴的一项无损检测技术,其工作原理是将光电转换技术和计算机数字图像处理技术相结合,把不可见的X射线图像经增强方法转换为视频图像,再经计算机对图像进行数字化处理,使视频图像的对比度和清晰度达到X射线照相底片的影像质量,从而提高了探伤灵敏度和缺陷识别能力,探伤结果用计算机进行辅助评定

3、,图像可长期保存在计算机磁带或光盘上,可代替射线照相的底片,从而实现了X射线探伤方法的电脑化和自动化。2系统构成射线数字化实时成像无损检测原理如图1所示,它可用两个“转换”来概述:X射线穿透金属材料后被图像增强器所接收,图像增强器把不可见的X射线检测信号转换为光学图像,称为“光电转换”;用高清晰度电视摄像机摄取光学图像,输入计算机进行AöD转换,转换为数字图像,经计算机处理后,还原在显示器屏幕上(图2),显示出材料内的缺陷性质、大小、位置信息,按照有关标准对检测结果进行缺陷等级评定,从而达到检测的目的。X射线数字化实时成像技

4、术无论在检测效率、经济效益、表现力、远程传送、方便实用等方面都比照相底片更胜一筹,因而具有良好的发展前景。图1X射线数字化实时成像无损检测系统构成图2原始缺陷中国工业检验检测网www.industryinspection.comQQ：5967053493系统的基本配置X射线数字成像系统主要由X射线机、图像增强器、光学镜头、摄像机、计算机、图像采集卡、图像储存单元及检测工装等设备组成。X射线机与常规射线机有所不同,通常是采用恒电压、小(微)焦点、强制循环冷却X射线探伤机。3.1计算机的基本配置中国工业检验检测网硬件配置:Int

5、elMMX166CPU或更快,2D图形加速卡(4M显存),图像采集卡(采集分辨率768×576),17″显示器,CD-R光盘刻录机。操作系统:Windows98或WindowsNT4.0以上版本。3.2网络管理为了便于工作,一般把图像的采集与图像评定分别在两台计算机上进行,两台计算机之间用对等网的形式联接起来,采集的图像直接存放在评片机的硬盘中。利用网络技术检测图像可实现远距离传输。4计算机数字图像处理方法计算机数字图像处理方法由图像采集、图像处理、图像显示与记录三部分组成。4.1图像采集图像采集是指摄像机摄取图像增强器的光

6、学图像转换为视频信号,传送至图像采集卡进行数字化,形成数字图像数据,供计算机进行处理和保存的过程。图像采集有两个指标即灰度等级和采集分辨率。图像采集器一般使用8Bit的AöD转换器,图像的灰度为256等级;选择较高的采集分辨率可有效地提高图像的分辨力和清晰度。采集分辨率应不低于768×576线。4.2图像处理方法图像处理实质是提取图像中的特征量或特殊信息,供计算机进行分析和识别,并对图像的灰度进行变换,达到优化图像质量的目的。4.2.1图像叠加图像在采集时不可避免地伴有随机噪声,影响图像质量,对于静止状态采集的检测线图像,消

7、除噪声有效方法是连续帧叠加,只要叠加的帧数足够多,理论上可以将时间噪声完全过滤掉,叠加效果如图3。连续帧叠加是图像采集过程中常用的图像处理方法。连续帧叠加的方程为:式中g(x,y)—图像中某像素的灰度值M—叠加帧数fk(x,y)—第k帧图像像素的灰度值实验表明,M≥16时,效果已不错,M正常取16～64。4.2.2灰度增强灰度增强处理是利用灰度变换技术,通过按某种规律改善图像中的灰度变化来改善图像质量的。一般情况下图像的灰度分布范围仅集中在一个较窄的区域内,使图像的对比度差、轮廓模糊。这时可通过线性变换使图像的灰度分布扩展到

8、256个灰度级(0～255),提高图像的整体对比度,从而提高图像的分辨能力。设原图像的灰度分布范围为A1～A2,其变换方程式为:此外,通过合适的非线性的灰度变换(如折线型、对数型、指数型等),可以突出图像中某个灰度范围内的目标。如被称作S-T变换的非线性变换方法可有效地增加焊接缺陷与焊缝间