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引言 磁粉探伤是对铁磁性材料的表面及近表面进行缺陷检测的常用方法。但由于缺陷的有无是依靠人眼来判别的，所以人为因素影响大。目前，采用微机智能系统代替人眼判断缺陷的全自动磁粉探伤技术正处于研究阶段。其原理是在成熟的荧光磁粉无损检测技术的基础上采用CCD摄像系统采集图像，应用计算机对图像进行处理和模式识别，同时由计算机控制系统自动探伤。其中，数字图像处理和识别技术是磁粉探伤自动化的关键技术之一。本文根据凸轮轴自动磁粉探伤系统的要求，给出了一沧州欧谱种裂纹磁痕自动识别方法。 1 检测系统的工作过程 磁粉探伤中，缺陷是以磁痕来表现的。工件被磁化并浇淋磁悬液后，在裂纹处的漏磁场会吸附磁粉，采用荧光磁粉时，带有荧光物质的磁粉堆积在缺陷处，在紫光灯的照射下呈绿色。利用CCD摄像机系统将磁痕图像采集后传入计算机进行处理和自动识别。系统的主要处理流程为图像预处理、目标提取、区域描述和裂纹识别。 2 磁痕图像的采集与预处理 磁痕图像由高清晰数字摄像机采集，并通过专用的电缆与计算机连接。数字图像信号在采集与传输过程中会带入各种噪声，将影响图像的采集效果。因此必须通过数字图像处理技术，在取得信号中蕴含的特征信息后，才能正确识别裂纹。本系统预处理过程如图1所示，主要包括：图像的单色化、差影检测、自适应阈值处理、条件跟踪技术、图像膨胀技术、孤点滤波。 2.1 图像的单色化 在紫外光的照射下，裂纹磁痕呈现鲜明的绿色，背景为紫色。经过摄像机的黄绿色滤色片，图像的信噪比显著提高。但滤色片的过滤不是很彻底，图像中还保留一些背景信号。根据三基色原理，紫色由红、蓝两色合成，不含绿色。因此对图像进行单色化处理只提取图像中的绿色成分可进一步提高信噪比。 2.2 差影检测 在本检测系统中，数码摄像机每120°拍摄一幅图像，因此对于同一零件，它的3幅检测图像具有相同的背景。由于背景的亮度与裂纹的亮度相近或高于裂纹，无法进行有效的阈值分割，故要先检测图像的差影(把同一景物在不同时间拍摄的图像或同一景物在不同波段的图像相减)以消除图像背景。 2.3自适应阈值处理 为将图像裂纹分离出来，必须对图像进行二值化处理。二值化的关键是阈值的选择，阈值过高会将目标亮点归为背景产生漏判;阈值过低会将背景归为目标，产生误判，且增大计算量，降低探伤效果。由于图像的不同部分灰度不同，缺陷与背景的对比度也不同，因此必须使用自适应阈值，即根据每幅图像自动调整二值化的阈值以避免固定阈值对于不同亮度图像产生的不适应性。由于背景图像与裂纹图像之间没有明显的界限，最佳阈值难以确定，可将图像分成小块进行图像的二值分割。C为沧州欧谱自适应信噪比系数，在本系统中取为1.21时处理效果比较令人满意。 2.4 条件跟踪处理 采集的裂纹图像有时是一部分较亮，一部分较暗。使用阈值法二值化图像时会丢掉较暗的部分，给后续处理带来困难，可以采用条件跟踪技术追回丢掉的有用信息。设置一个新的跟踪阈值，其值略低于自适应阈值，但高于背景值。如果某点的灰度大于跟踪阈值，且该点与缺陷点集中的缺陷点是连通的，则把该点判为缺陷点。条件跟踪就是从缺陷点集的每个点出发搜索其连通的近邻中亮度大于跟踪阈值的所有点，并将其作为缺陷加入缺陷点集，然后从新的缺陷点出发再进行搜索判断，直到将所有满足跟踪条件的点搜索完毕。 2.5 图像膨胀技术 有时一条裂纹由于各部分深浅不同，在图像上可能是连续的断线，可以采用图像膨胀技术将这些断线连成一条线。通常裂纹图像是细长的线状，可采用如下的膨胀算法，即记录每个缺陷区的起始点和终点坐标，依次判断。当2条亮线首尾距离小于规定值且走向相同时，将2条亮线连成1条。 2.6 孤点滤波 由于图像采集系统噪声的影响，图像中会出现一些小的孤立点和孤立区域，需要滤掉以减少运算量。孤点滤波采用的方法是：按行搜索黑色像素点，选择像素点的N×N领域，计算此领域黑色像素点的个数，并确定阈值T，如果像素点个数小于T，则该领域内的黑色像素点是噪声，予以清除，反之则认为是有效信息而予以保留。 3 缺陷裂纹的识别 通过以上图像的预处理，基本可以得到比较清晰、沧州欧谱易于识别的二值化图像信息，而磁粉探伤图像处理的目的是要寻找是否有真正的裂纹存在，因此要对图像中的连通域进行分析以判断缺陷点集，即目标提取和区域描述，从而得到最终的裂纹信息。 3.1 目标物体的标记 图像分割的直接结果是得到了区域内的像素集合，我们感兴趣的仅是图像中的裂纹区域，称之为目标。倘若分割好的图像中有P个目标物，需要分别加以分析，则对应于这些不同的目标物的像素首先必须配置P个不同的标记，给各目标物区域内的各像素分配一个统一的辩识标号。通常对于二值图像的标记常用顺序标记算法。图2给出顺序标记目标物的处理过程。 3.2 区域描述 图像经过边缘提取或阈值分割等处理后，也就得到了目标封闭的轮廓线或所包围的区域等形状。超声波探伤仪http://www.oupukeji.com对于本系统中裂纹的识别，需要用到几个简单的区域描述量：区域的面积、区域的长度、连通域长宽比。得到裂纹图像的特征区域描述就可进行裂纹的识别。一般裂纹图像为细长型，长度大于规定值，长宽比大于3，且宽度在一定范围内的亮线才可能是裂纹。 4 结语 对磁粉探伤中的图像处理和裂纹自动识别技术进行了讨论。经过图像预处理方案对磁痕图像进行处理后，得到了便于处理的二值化图像，并取得了良好的识别效果，为荧光磁粉探伤系统的自动化打下了较好的基础。 |
