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1、增刊应用基础与工程科学学报Supplement2005年10月JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGOctober2005文章编号:1005-0930(2005)-0130-06中图分类号:TK41331文献标识码:A基于立体视觉的DR图像定位技术付丽琴,韩焱,陈树越(中北大学信息工程系,山西太原030051)摘要:提出基于立体视觉的射线数字图像的实时定位技术,该技术较之胶片法有更高的检测效率,讨论射线数字图像定位中的关键技术,并重点研究了基于旋转视
2、差法的缺陷深度定位技术,该技术比平移法具有更多的优势;详细分析了旋转视差法深度定位中的误差来源,并提出校正的方法本文技术可以达到很高的定位精度关键词:射线数字成像;立体视觉;视差法;缺陷定位;测量参数X射线以其穿透力强,实时性好,系统数字化精度高等优点在无损检测领域得到了广泛的应用在射线检测中,物体内部缺陷的实时定位是个难题射线CT(ComputedTomography)虽能实现缺陷的高精度定位,但实验设备昂贵,不易推广;传统射线照相视差[1-2]法,由于采用胶片,检测效率低,无法明确给出缺陷的三
3、维定位信息本文提出的基于立体视觉的DR定位技术,对检测设备要求低,便于操作,精度高,且适合于在线检测1图像的实时获取和预处理立体视觉是运用计算机技术和光学手段,由获取的多幅图像,提取出目标的立体信息.直接DR成像系统主要分为图像增强器成像系统、平板型成像系统和线阵扫描成像系[3]统等光子放大的DR系统(如图像增强器DR系统)实时性好,但适应的射线能量低,检测灵敏度相对较低;其它系统的检测灵敏度较高但成像时间较长DR系统成像方式的主要区别在于射线探测器,除射线转换方式外,影响系统检测灵敏度的主要因
4、素是散射噪声和量子噪声如图1所示为用图像增强器DR系统获取的某工件的焊缝图像,可以看到焊缝周围存在一些气孔由于射线源和硬件条件的限制,拍摄的图像不可避免地存在对比度低的缺点,在灰度直方图上表现为窗的突峰,并且灰度分布很窄,如图2因此,首先要对图像进行对比度增强用I表示原图像,处理得到的中间和结果图像分别用I1,I2,I3表示,为提高对比度,本文采用了如下三步映射完成:(1)对I中每个象素灰度取对数,得到I1,即I1(i,j)=ln[I(i,j)];(2)取对数后,I1图像的动态范围很小,因此采用下
5、式对I1灰度级线性拉伸:I1(i,j)-min[I1(i,j)]I2(i,j)=4095max[I(i,j)]-min[I1(i,j)]基金项目:国家自然科学基金资助项目(60372073),山西省自然基金资助项目(20020710ZX)作者简介:付丽琴(1971),女,副教授,在职博士研究生.付丽琴等:基于立体视觉的DR图像定位技术131(3)为尽量减少图像中背景噪声的影响,采用阈值分割(如下式),以突出缺陷(气孔)目标I2(i,j)I2(i,j)>TI3(i,j)=0I2(i,j)6、中,T为阈值,本文图像中选取T=83,分割后图像I3如图3所示,对应直方图如图4,可以看到,灰度分布明显改善,气孔特征更为突出此外,所获取的图像中还包含各种降质因素的影响,如散射、噪声和背景,它们会掩盖微细的缺陷,从而导致漏检和误检为此,[4]还可采用非线性统计滤波等方法进行降噪处理2图像标定和二维坐标获取在成像屏表面放置一标识点,作为空间坐标系X-Y-Z的原点,缺陷的X、Y坐标由DR图像上缺陷到标志点的两个方向上的距离给出本文中选择射线源的投影位置作为标识点,该点位置可通过探伤机上附带的激光源
7、确定如图5由于缺陷或气孔本身具有一定尺寸,需要选择合适的特征点作为定位点,这个特征点必须是对噪声不敏感的本文选用气孔的重心采用方法:通过扫描图像,分别将每个气孔目标的所有象素(图5中气孔局部范围内具有高灰度级的象素)坐标记录下来,然后由这些象素坐标求每个气孔的重心坐标,将气孔的重心作为定位的特征点如图5中,三个气孔重心的象素坐标分别为:(76,285),(398,261)和(701,113)若以成像屏中心(射线源的投影位置)为坐标原点,可得到三个气孔的X、Y方向上的物理坐标分别为(-29.5,
8、132应用基础与工程科学学报9.5),(2.7,7.1)和(33,-7.7),单位:mm3旋转视差法获取深度信息基于双目视觉的DR定位技术可有两种:平移视差法和旋转视差法,平移视差定位的原理与胶片法类似,在某些场合下,平移距离难以精确控制,而转动试件更为方便因此本文重点研究旋转视差法定位技术其实现方法是,通过旋转试件两次成图5加标定后DR图像像,然后利用视差原理实现缺陷定位Fig.5ThecalibratedDR
