信号处理和虚拟仪器技术在无损检测中的应用

　　无损检测技术是提高产品质量,促进技术进步不可缺少的手段,它的发展和应用对于提高生产力,促进经济和技术的发展具有巨大的推动作用。产品经过无损检测不但可减少人员的浪费,提高性能指标,而且可大幅度增值^[1]。可以说,无损检测技术是机械工程发展的灵魂。无损检测技术的发展反映了一个国家工业化的水平,其新技术的应用更是工业进步的积极因素。下面简单介绍无损检测技术的新进展。

　　1　数字图像处理技术

　　传统的射线探伤在检测未焊透、夹渣、铸件中的缩孔、气孔和疏松等缺陷时,均需要人眼对图像进行判别,因此很难形成统一的标准,且不易鉴别各种假缺陷。而经过数字图像处理后,所有这些工作均由计算机完成,不但提高了鉴别的准确性,而且提高了工作效率。如计算机X射线成像(CR),它采用电荷耦合器件(CCD)或涂有光激发性荧光材料的影像板作为X射线检测和记录的载体,应用计算机进行数据图像处理,使检测更直观、更方便。其关键技术的主要程序如下:

　　1.1　图像的数字化

　　图像的数字化就是把一幅连续的光学图像表示成一组数字(数字图像),既不失真又便于计算机分析处理。简单地讲,就如用网格把要处理的图像罩上,然后把每一个网格中的模拟图像的各个亮度取其平均值,作为该小网格中点的值;也可以把网格交叉点处的模拟图像的亮度值作为该网格交叉点上的值,这样一幅模拟图像就变化为只用小网格的中点值,或只用网格交叉点上的值表示离散值图像,该图像称为数字图像。数字图像以矩阵的形式来表示一副图像。

　　1.2　缺陷的提取

　　结合工业图像的特点利用改进的模糊增强方法对图像进行增强处理,利用改进的中值滤波对增强后的结果进行平滑,再用二值化方法对图像进行闭值分割,使得缺陷全黑,背景全白,黑白分明,最后通过计算纹理特征对二值图像进行修正,使得提取出的缺陷边缘更为准确。

　　1.3　边缘跟踪

　　采用2×2窗口进行边缘跟踪,来提取缺陷的边缘,这样就形成了单像素连接的缺陷轮廓线,达到提取缺陷的目的。这里将缺陷的封闭边界转换成方向链码的形式,如图1所示,每一条线段都有一个方向,当沿着边界顺时针描述目标边界时,边界链上的方向可以从路径的左上角开始按四连通(图2)编码,得路径的链码为00300333212232211011。在四连通路径中,每条链码线段的长度都为1。为便于对计算机识别结果的有效性进行检验,该系统最后将提取出的轮廓曲线和原图像进行叠加,将缺陷轮廓以外的所有区域恢复成原来的灰度值。缺陷内部的灰度表示缺陷的三维信息。最终提取出图3所示的缺陷轮廓。