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焊缝X射线检测底片故障分类与图像识别方法研究

作　者: 王静
导　师: 原培新
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: X射线检测图像处理特征参数图像识别故障类型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着X射线检测和图像处理技术的发展,焊缝缺陷的检测也逐步从人工评片过渡到计算机智能识别。利用计算机对数字化焊缝图像进行分析和识别在检测效率、经济效益、方便实用等方面得到人们的认可。本课题以实际工程需求为背景,以焊缝X射线检测底片为研究对象,综合运用图像处理的方法给出焊缝故障的定量及定性描述,应用Visual C++建立基于统计决策树的焊缝图像识别系统,实现故障类型的自动评判。根据焊缝图像的特点,图像处理系统主要内容有降噪滤波、图像增强、边缘检测和图像分割。通过对各种图像处理方法的分析比较,选择自适应中值滤波方法对原始焊缝图像进行降噪滤波；再引入了直方图均衡化以及模糊增强等方法对图像作增强处理；在边缘检测方面,在梯度算子中引入遗传算法理论提取焊缝的边缘；最后通过对图像分割方法中的基于阈值分割方法、边缘检测方法及数学形态学分水岭方法的分析讨论,选择类间、类内方差比分割法和数学形态学方法并用进行焊缝图像分割,以提取出有效的焊缝区域。为了更好的进行图像识别,又对图像分割后的图像进行缺陷标记和缺陷跟踪；其次特征参数的选择是缺陷识别的前提条件。本文通过对缺陷成像特点的分析,确定能够反映缺陷本质特征的特征参数,最后使用统计决策树的方法对缺陷进行识别和分类。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
    1.1.1 课题的研究背景  10
    1.1.2 课题的研究意义  10-11
  1.2 无损检测的发展与应用  11-12
  1.3 X射线检测底片图像识别研究现状  12-15
    1.3.1 X射线检测底片图像识别在国外发展现状  12-13
    1.3.2 X射线检测底片图像识别在国内发展现状  13-15
  1.4 本课题的研究目的和主要内容  15
  1.5 本章小结  15-16
第2章焊缝X射线检测底片故障分类  16-23
  2.1 X射线检测基本原理及其发展  16-17
  2.2 焊接故障的分类  17
  2.3 焊接故障成像特征  17-21
  2.4 焊接故障的分类依据  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章焊缝X射线检测图像的预处理  23-35
  3.1 数字图像处理的简介  23-24
    3.1.1 数字图像处理的特点  23-24
    3.1.2 数字图像处理的内容  24
  3.2 焊缝图像的降噪处理  24-30
    3.2.1 图像的降噪原理  25
    3.2.2 常用的降噪方法  25-28
    3.2.3 各种降噪方法结果对比  28-30
  3.3 图像增强  30-34
    3.3.1 分段线性灰度变换  31
    3.3.2 非线性灰度变换  31-32
    3.3.3 直方图均衡化  32-33
    3.3.4 模糊增强  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章焊缝X射线检测图像的边缘检测  35-45
  4.1 图像边缘类型  35-36
  4.2 梯度检测法  36-38
    4.2.1 Robert算子  36-37
    4.2.2 Sobel算子  37
    4.2.3 Prewitt算子  37-38
  4.3 二阶微分算法  38-39
    4.3.1 拉普拉斯算子  38-39
    4.3.2 二阶方向导数  39
  4.4 基于遗传算法的梯度算子  39-42
  4.5 各种边缘检测结果对比  42-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章焊缝X射线检测底片的图像分割  45-57
  5.1 图像分割理论  45-46
  5.2 基于阈值选取的图像分割  46-52
    5.2.1 直方图分割法  47-48
    5.2.2 迭代分割法  48
    5.2.3 最大类间方差法  48-49
    5.2.4 最佳阈值迭代算法  49-51
    5.2.5 各种阈值分割法结果对比  51-52
  5.3 基于边缘检测的图像分割  52-53
  5.4 基于形态学分水岭的分割方法  53-55
    5.4.1 局部区域分水岭分割  54
    5.4.2 带标记的分水岭分割  54-55
  5.5 本课题的图像分割方法  55-56
  5.6 本章小结  56-57
第6章焊缝X射线检测底片的图像识别  57-78
  6.1 图像识别方法概况  57
  6.2 焊接故障标记  57-59
  6.3 缺陷跟踪及缺陷填充算法设计  59-64
    6.3.1 多缺陷跟踪算法设计  59-60
    6.3.2 多缺陷跟踪程序实现  60-62
    6.3.3 多缺陷填充算法设计  62
    6.3.4 多缺陷填充程序实现  62-64
  6.4 特征参数计算算法设计  64-69
    6.4.1 缺陷周长、面积的计算  64-65
    6.4.2 缺陷长轴、短轴的计算  65-68
    6.4.3 链码数的计算  68
    6.4.4 缺陷与背景的灰度差  68
    6.4.5 相对位置d  68-69
  6.5 X射线检测图像识别  69-72
    6.5.1 X射线检测图像的识别方法  69-70
    6.5.2 统计决策树方法图像识别  70-72
  6.6 图像识别结果分析  72-77
  6.7 本章小结  77-78
第7章结论与展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83

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