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1、基于X射线实时成像的钢管双面焊缝边缘提取研究基于X射线实时成像的钢管双面焊缝边缘提取研究#石涵,邵家鑫,都东,王力**510152025303540(清华大学机械工程系,北京100084)摘要:焊缝边缘提取是实现基于X射线实时成像的焊缝缺陷自动检测的重要组成步骤。与常规焊缝相比,双面焊焊缝的X射线图像中常出现焊缝内外边缘,针对双面焊焊缝X射线实时成像具有内外双边缘、高噪声、低对比度的特点,对焊缝内外边缘提取算法进行了研究。以列灰度波形分析法为基础,采用自适应双阈值灰度级线性变换和内边缘自动生长算法,依次对焊缝外边缘、焊
2、缝内边缘进行拟合检测。试验结果表明,所提出的算法能够有效的实现焊缝内外边缘检出。关键词:X射线实时检测;双面焊焊缝;焊缝边缘分割;图像处理中图分类号:TG115Studyonboundaryextractionofdoublesideweldsofpipebasedonreal-timeX-rayimagingSHIHan,SHAOJiaxin,DUDong,WANGLiDepartmentofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084Abstract:
3、Weldboundaryextractionisoneofthemostimportantstepsinautomaticdefectdetectionofreal-timeX-rayimages.Comparedwithx-rayimagesofconventionalwelds,X-rayimagesofdoublesideweldscontainouterandinnerweld.Consideringthecharacteristicsofdoubleedges,highnoiseandlowcontrastr
4、atioinreal-timeX-rayimages,theourterandinnerweldboundaryextractionalgorithmisstudied.Basedonthegrey-levelprofileanalysiscolumnbycolumn,twoalgorithms,includinggrayscalelineartransformationwithdoubleadaptivethresholdsandinneredgeautomaticgrowingalgorithm,aredevelo
5、pedtoextractinnerandouterweldedges.Experimentsshowthattheproposedmethodisefficientandreliable.Keywords:Real-timeX-raydetection;Weldingbybothsides;Weldsegment;Imageprocessing0引言基于“图像增强器+CCD摄像机+工业电视”的焊缝缺陷X射线实时检测系统广泛运用于工业生产,但其检测结果受检测者主观因素的影响,使得检测标准的规范性和检测结果的准确性得不到保
6、证,因此开发缺陷自动报警系统对于保证焊缝质量和促进工业自动化具有重要意义[1]。焊缝缺陷自动检测一般包括图像预处理、焊缝边缘提取和焊缝缺陷分割三个步骤。图像预处理降低图像噪声、增强图像对比度以致改善图像质量;焊缝边缘提取能缩小了缺陷分割区域、减小数据处理量,更重要的是准确的焊缝边缘提取能降低焊缝边缘处的误检,改善缺陷检测时误检与漏检的矛盾,提高了缺陷检测算法设计的灵活性。油气钢管制造通常采用双面埋弧焊,由于双面焊的两面焊缝的焊接规范通常不一样,使得焊缝宽度不同、焊缝中心位置不定,这些因素使得在X射线图像中,双面焊焊缝呈
7、现出多个焊缝边缘,这一灰度分布特征给焊缝缺陷的自动检测带来了不利影响,在焊缝边缘处极易产生误检[2]。为了描述方便,图像中整个焊缝区域外部的边缘称为“焊缝外边缘”,焊缝区域内部的边缘称为“焊缝内边缘”,并且约定沿焊缝方向为行方向,垂直焊缝方向为列方基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20090002110080)作者简介:石涵,(1988-),男,博士生,X射线缺陷自动检测。通信联系人:都东,(1962-),男,教授,博士生导师.E-mail:dudong@//0>.-1-向;所谓列灰度波形分析,即对垂直于
8、焊缝方向上,某一列像素点的灰度值进行波形分析。目前已有的焊缝边缘提取算法主要针对焊缝外边缘的提取,如LiaoandNi[3]采用了线波形分析的思路通过灰度波形与高斯曲线进行相似性判断来提取焊缝边缘。SOOSAY4550LEONG,ZAHURINSAMAD[4]提出了一种新的波形分析方法,采用文中所定义的距离曲线的最大值为判断依据提
