基于butterworth滤波的x射线钢管焊缝缺陷检测方法

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1、基于滤波的卅射线钢管焊缝缺陷检测方恳王家晨王新房西安理工大学自动化与信息工程学院摘要:焊缝缺陷检测是保证焊接质量的重要环节.随着工业的高速发展和迫切需求-基于*射线焊缝缺陷自动检测技术得到了广泛的研究.但是由于成像方式.以及铸件材质等客观因素的影响.*射线图像存在噪声多、对比度低、背景亮度不均匀、焊缝边缘模糊等问题.使得利用计算机进行焊缝缺陷自动检测的准确率不太理想。针对这一问题.提出了种基于滤波的钢管焊缝缺陷检测方法。首先利用傅里叶变换将图像的时域信息变换频域°Z后对图像的频域信息进行高通滤波.提取出图像中的高频缺陷信息.再对其进行傅里叶反变换.从而将缺陷信息凸出.最后利用阈值分割成功提取

2、出缺陷.并对提取出的缺陷结果进行处理.有效地降低了漏检率和误检率。与其他传统检测算法相比.它对缺陷类型不敏感°具有较好的适应性和通用性。关键词：焊缝缺陷■自动检测・高通滤波■图像处理・作者简介：王家晨＜.通信作苞賤硕士研究生主要研究方向＜控制工程。14%IMi2C

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4、•mio作者简介：王新房男.博士.教授r主要研究方向8系统工程°控制理论。收稿日期：2«n-W-l4*皿—魅“•TbeBHejegy.Abstract：ul[■rHrfoeH"七■价血”仆.s>.*呻卡汕中mbv^Ile»«4sl^s«l■■*!•*■婕斗，s*4ilM.h»vruMvIw^m圭峠*「■"I■•圭Ze"”i^4#

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10、b*#■••”•！叫―■札4te><•Keyword：•引言随着科学技术的飞速发展.焊接作为先进制造业屮的一种基本工艺方法.已被广泛应用于航空、航天、核工业、能源交通、石油化工及建筑和机械等各个工业部门。对于焊接结构件来说-焊缝质量很大程度上决定了结构件的使用寿命。但是在焊接过程中.往往由于焊接工艺参数的不稳定.或者结构件焊接应力变形等诸多不良因素的存在.使得焊缝中不可避免地出现诸如气孔、裂纹、夹渣、未融合、咬边、未焊透及烧穿等缺陷r这些焊缝缺陷的存在°不仅影响了焊缝的美观.而且更严重的是直接导致焊接结构件的失效.甚至引起危险的脆断.带来极大的经济损失。因此.为了保证焊接结构件的质量以及各行

11、业使用过程中的安全.防止事故的发牛.焊后对焊缝缺陷的准确检测就变得尤为重要。为了确保在焊接过程中结构件产品不出现问题.就必须要对其中的焊缝进行无损检测。*射线检测作为无损检测的一种常用技术.已经成为检测焊接缺陷的重要手段。目前人多数企业的*射线探伤检测仍以人工评定方式为主.人工评定本身易受个人自身经验和主观标准不一致的影响r并且人工评定劳动强度大.工作效率低。因此.迫切需耍提高焊缝*射线检测的自动化水平.降低漏检鎏和误检率。本文根据某石油钢管厂的实际需求.提出了一种基于高通滤波的焊缝缺陷检测方法。I系统结构获取焊缝X射线图像的器件主要分为X射线成像、图像采集和计算机处理三个部分。具体的*射线

12、焊缝缺陷自动检测硕件系统如图

13、所示。其中.计算机处理部分是焊缝缺陷自动检测的核心部分.它主要分为三个环节：41》焊缝图像预处理・<2》焊缝区域提取■<3》缺陷检测分割。图I*射线焊缝缺陷自动检测硕件系统示意图下载原图3图像预处理由于实际工作现场诸多因素的影响.导致采集到的X射线焊缝图像均存在信噪比低、背景起伏大、对比度低等缺点°给后续的缺陷提取工作造成了很大的困难°所以图像预处理是非常必要的。通过对实际X射线焊缝图像噪声类型的研究°笔者采用了均值滤波进行降噪丄血并取得了很好的效果。均值滤波是指在图像上对目标像素设定一个模板.该模板包括了其周围的临近像素°再用模板中的全体像素的平均值来代替原来

14、像素值。设原图像为■窗口大小为xal#。.则均值滤波处理后的输出图像亍w.-)>可表示为:‘经过大量实验表明°采用3X3的模板进行均值滤波后•噪声信号的干扰得以有效的抑制。5焊缝边界提取为减少在图像处理时计算机的运算量.提高运算效率.首先需要将焊缝图像中焊缝边界提取岀来.这样.在后续的缺陷检测过程中只需检测焊缝边界内的图像即可.如此可避免进行全图检测.大大提高检测效率。边缘检测的基本原理是将图像中灰度值4梯度