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1、2001年第15卷第4期华北工学院测试技术学报VO1.15NO.42001(总第3期DJOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY(SumNO.3D文章编号:100-34(2001D04-230-05X射线数字成像在管道锈蚀检测中的应用王明泉宋文爱韩焱姚峰(华北工学院无损检测中心山西太原030051D摘要:目的将高分辨率的X射线数字成像技术应用于管道锈蚀检测使管道锈蚀情况别清晰可见.方法将射线转换技术,慢扫描CCD成像技术,远程控制技术,非线性滤波等计算机图像处理技术应用于管道锈蚀检测.结果利用X射线数字成像技术可真实地显
2、示管道内部结垢,堵塞,腐蚀等情况.结论利用上述结果可分析和判定管道的运行状态测定管道腐蚀速率评估管道安全可靠性合理确定管道使用寿命.关键词:X射线数字成像;管道锈蚀检测;非线性滤波中图分类号:V5.5文献标识码:A0引言管道传输被广泛应用于石油,代工,建筑等领域因而管道锈蚀,堵塞检测方法和技术的研究一直受到世界各国的普遍重视.目前开展和采用的检测方法有电磁检测方法,超声检测方法,红外检测方法和射线检测方法射线检测方法又分为X射线和Y射线检测两种随着电子,计算机技术的发展近年来各国将研究的重点移到X射线数字成像检测技术的应用上.但用于建筑内部管道(如水管
3、D检测的数字成像系统由于其要求的体积小分辨率高等原因一直未能得到很好的解决.为此本文研究了一种主分辨率的便携式X射线管道锈蚀数字成像检测系统.1管道锈蚀检测系统和原理便携式X射线管道锈蚀数字成像系统由射线内视仪,图像采集和便携式笔记本电脑以及图像处理软件组成.系统组成见图1.射线内视仪由平板式射线转换屏,慢扫描CCD相机及光学系统组成[1]该内视仪适用的射线能量范围为:20keV~15MeV.检测原理如下:内视仪将X射线将其所接收到的被检测管道的锈蚀图像转换为可见光通过微光CCD将可见光图像转换为数字信号在笔记本电脑的远程(大于20mD控制下由图像采集
4、器获取射线数字图像并通过网络传输至笔记本电脑进行处理,显示,存盘收稿日期:2001-11-15作者简介:王明泉(190D男讲师博士.从事专业:无损检测信号和图像处理,分析,识别和重构.(总第38期DX射线数字成像在管道锈蚀检测中的应用(王明泉等D231等工作一次成像面积为100mm2当检测人员认为检测结果有效后移动内视仪进行下一位置的检测.图1便携式X射线管道锈蚀数字成像系统2管道锈蚀检测中的远距离控制和图像处理技术图像处理软件通过新型的网络技术控制离现场20m外的内视仪中CCD相机的曝光时间~采集方式~放大倍数等参数同时控制图像采集器将所获取的图像通
5、过网络传输给笔记本电脑;图像处理包括图像非线性降噪~灰度拉伸~放大~缩小~伪彩色增强~数据库和回放等功能.下面主要介绍管道锈蚀图像非线性降噪和线性灰度拉伸方法.2.1管道锈蚀图像非线性降噪处理方法在X射线管道锈蚀数字成像系统中由于量子和起伏噪声等多种因素的影响造成图像信号弱信噪比低对比度差清晰度低影响了由射线图像对被检测构件的分析和评价故管道锈蚀数字图像必须经过滤波处理.线性滤波为在处理射线图像时降低噪声同时也模糊了边缘丢失图像细节信息而非线性滤波具有平滑图像~增强边缘~抑制噪声~保存细节等功能[2]故本文选用非线性滤波对管道锈蚀图像进行处理.中值滤波
6、是非线性滤波的基础其工作原理是用一个含有奇数点的滑动窗口将窗口正中的点灰度值用窗口内各点灰度的中间值代替.低高中滤波器(LOWer-Upper-Middlefilter简称LUM滤波器D中值滤波基础上发展起来的一种非线性滤波器[3]它能根据图像的质量来调整平滑和锐化程度使噪声平滑和保持信号细节这两个矛盾体达到理想的结合且能避免许多线性边缘产强滤波器的缺点.LUM滤波器由LUM平滑器和LUM锐化器构成其平滑特性由平滑参数控制.其锐化特性由锐化参数控制.本文选用此滤波对管道锈蚀图像进行处理.下面介绍该滤波器的算法;设N个样本点其中心无素是I^对二维信号来说
7、窗口为(2m+1DX(2m+1D=N的矩形样本排序后写为I(1DI(2DI(ND(1D中心样本的输出为y^.2.1.1LUM平滑器LUM平滑器与中心加权中值滤波等效.其定义如下^^y=M6d{I(DII(N+1D}(2D232华北工学院测试技术学报2OO1年第4期这里1SkS(N+1)/2.因此如果I**I(N-k+1)则输出为I(N-k+1).否则输出为I.参数k用于控制滤波器的平滑特性随着k的减少滤波器保持细节的功能得到提高.2.1.2LUM锐化器平滑是移动样本值靠近中值而锐化正好相反是移动样本值远离
8、中值这也正是LUM锐化器的一般原理.在定义LUM滤波器的算法之前先定义一个在低层I(l)和高层
