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超声相控阵图像自适应 缺陷自动测量 算法

阅读：938发布：2020-05-11

专利汇可以提供超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及超声测量技术领域，尤其涉及一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法。本发明采用如下技术方案：在C图像中搜索最大幅度值点，并导出对应的B图像，然后分别对C图像和B图像的缺陷区域进行搜索，根据搜索结果确定使用相对灵敏度法或绝对灵敏度法，并最终得出缺陷区域。本发明的优点在于：根据缺陷区域的获取规则，采用计算机程序可执行的方法对缺陷区域进行测量计算，只需人工使用测量线粗略地卡好缺陷的大致位置，并设置相应的参数，即可实现自动测量计算缺陷区域，可按照搜索结果区别使用相对灵敏度法或绝对灵敏度法，并可识别真伪波峰，提高超声相控阵评图的速度，且降低对操作人员的技术要求。，下面是超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，其特征在于：包括如下步骤：
S01.设置测量参数，包括：缺陷降幅(D)、分辨力(T)和端点波峰(P)；
S02.在C图像缺陷范围内，搜索最高幅度点的坐标(Xmax，Ymax)，另记为(X1，Y1)幅度为Hmax，另记为H1，并将坐标点(X1，Y1)记为分类C1；
S03.以分类C1为中心向四周扩散，标记所有沿途幅度递减的点，其幅度值满足Drop(H1，D)S04.并在缺陷范围内未分类的点中搜索幅度值H满足Drop(H1，D)S05.在待分类C？中搜索下一个波峰点的坐标(X2，Y2)，幅度为H2，将点(X2，Y2)记为分类C2；
S06.以C2为中心向四周扩散，标记所有沿途幅度递减的点，其幅度值满足Drop(H2，D))S07.在缺陷范围内未分类的点中搜索幅度值H满足Drop(H2，D)S08.重复步骤S05～S07的搜索方式继续搜索缺陷范围内其他波峰分类点C3、C4、…、Cn，分类点C1、C2、…、Cn所在的矩形区域即为所求，记为(Xs，Ys，FL，FW)；
S09.调出Xmax所在的B图像，按照步骤S02～S08的搜索方式，将(X，Y)坐标改为(Y，Z)坐标，搜索出矩形区域(Ys，Zs，FW，FH)；
以上步骤中，公式Drop(H，D)为幅度H降低DdB后的幅度值，Xs为缺陷长度的起点坐标，Ys为缺陷宽度的起点坐标，Zs为缺陷深度的起点坐标，FL为缺陷长度，FW为缺陷宽度，FH为缺陷深度。
2.根据权利要求1所述的一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，其特征在于：
所述步骤S07还包括对波峰分类点进行真伪波峰的辨别：搜索分类C2、C2ex与已分类的点的交界点，该交界点所在的分类为Cj或Cjex，则取该交界点所在分类点的波峰值Hj，若TDB(Hj，H2)3.根据权利要求1或2所述的一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，其特征在于：所述步骤S01中的测量参数还包括：满屏高度(F)和绝对法规则(R)，步骤S02中先对幅度值Hmax进行满屏高度的判别：当Hmax＞F时，则采用绝对灵敏度法进行缺陷区域的搜索，并略去步骤S03～S08的相对灵敏度法；当Hmax小于F时，则进行步骤S03～S08的相对灵敏度法进行缺陷区域搜索。
4.根据权利要求3所述的一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，其特征在于：
所述绝对灵敏度法为：搜索幅度值满足H≥Abso(R)的点，并标记这些点所在的矩形区域为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)。
5.根据权利要求1或2所述的一种超声相控图像自适应缺陷自动测量算法，其特征在于：所述步骤S02～S08中，在搜索分类点C1、C2、…、Cn时，当发现该分类点Ck+1的幅度值Hk+1＜P时，结束搜索，并将分类点C1、C2、…、Ck所在的矩形区域记为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)。

说明书全文

超声相控阵图像自适应 缺陷自动测量 算法

技术领域

[0001] 本发明涉及超声测量技术领域，尤其涉及一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法。

背景技术

[0002] 超声相控阵技术是无损检测技术领域的前沿技术，近几年发展迅速，已被广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。相控阵技术采用若干压电晶片组成阵列换能器，通过电子系统控制阵列中的各个晶片按照一定的延时法则发射和接受超声波，从而实现声束的扫描、偏转与聚焦等功能。

[0003] 通过采集到的相控阵图像，探伤工需要对图像的缺陷进行识别和测量，测量的内容包括缺陷的高度及对应的波幅，缺陷的长度和自身高度。缺陷回波幅度的获取，需要找到不同位置B图像不同A扫描线缺陷最高回波幅度，该点所在位置及缺陷的高度。现有相控阵图像缺陷识别方式均为手动识别，操作繁琐，需要在多个视图之间来回切换，缩放图像进行测量，准确性依赖于操作人员的经验和技能水平。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，具体在于提供一种可利用计算机程序对相控阵图像的缺陷部分进行测量的算法。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，包括如下步骤：S01.设置测量参数，包括：缺陷降幅(D)、分辨力(T)和端点波峰(P)。

[0006] S02.在C图像缺陷范围内，搜索最高幅度点的坐标(Xmax，Ymax)，另记为(X1，Y1)幅度为Hmax，另记为H1，并将坐标点(X1，Y1)记为分类C1。

[0007] S03.以分类C1为中心向四周扩散，标记所有沿途幅度递减的点，其幅度值满足Drop(H1，D)

[0008] S04.并在缺陷范围内未分类的点中搜索幅度值H满足Drop(H1，D)

[0009] S05.在待分类C？中搜索下一个波峰点的坐标(X2，Y2)，幅度为H2，将点(X2，Y2)记为分类C2。

[0010] S06.以C2为中心向四周扩散，标记所有沿途幅度递减的点，其幅度值满足Drop(H2，D))

[0011] S07.在缺陷范围内未分类的点中搜索幅度值H满足Drop(H2，D)

[0012] S08.重复步骤S05～S07的搜索方式继续搜索缺陷范围内其他波峰分类点C3、C4、…、Cn，分类点C1、C2、…、Cn所在的矩形区域即为所求，记为(Xs，Ys，FL，FW)。

[0013] S09.调出Xmax所在的B图像，按照步骤S02～S08的搜索方式，将(X，Y)坐标改为(Y，Z)坐标，搜索出矩形区域(Ys，Zs，FW，FH)。

[0014] 以上步骤中，公式Drop(H，D)为幅度H降低DdB后的幅度值，Xs为缺陷长度的起点坐标，Ys为缺陷宽度的起点坐标，Zs为缺陷深度的起点坐标，FL为缺陷长度，FW为缺陷宽度，FH为缺陷深度。

[0015] 进一步的，步骤S07还包括对波峰分类点进行真伪波峰的辨别：搜索分类C2、C2ex与已分类的点的交界点，该交界点所在的分类为Cj或Cjex，则取该交界点所在分类点的波峰值Hj，若TDB(Hj，H2)

[0016] 进一步的，步骤S01中的测量参数还包括：满屏高度(F)和绝对法规则(R)，步骤S02中先对幅度值Hmax进行满屏高度的判别：当Hmax＞F时，则采用绝对灵敏度法进行缺陷区域的搜索，并略去步骤S03～S08的相对灵敏度法；当Hmax小于F时，则进行步骤S03～S08的相对灵敏度法进行缺陷区域搜索。

[0017] 进一步的，绝对灵敏度法为：搜索幅度值满足H≥Abso(R)的点，并标记这些点所在的矩形区域为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)。

[0018] 进一步的，步骤S02～S08中，在搜索分类点C1、C2、…、Cn时，当发现该分类点Ck+1的幅度值Hk+1＜P时，结束搜索，并将分类点C1、C2、…、Ck所在的矩形区域记为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)。

[0019] 本发明的优点在于：根据缺陷区域的获取规则，采用计算机程序可执行的方法对缺陷区域进行测量计算，只需人工使用测量线粗略地卡好缺陷的大致位置，并设置相应的参数，即可实现自动测量计算缺陷区域，提高超声相控阵评图的速度，且降低对操作人员的技术要求。附图说明

[0020] 附图1为实施例中对C图像缺陷区域的搜索程序框图；附图2为实施例中对B图像缺陷区域的搜索程序框图。

具体实施方式

[0021] 实施例1：参照图1-2，一种超声相控阵图像自适应缺陷自动测量算法，包括如下步骤：S01.设置测量参数，包括：缺陷降幅(D)、分辨力(T)和端点波峰(P)。

[0022] S02.在C图像缺陷范围内，搜索最高幅度点的坐标(Xmax，Ymax)，另记为(X1，Y1)幅度为Hmax，另记为H1，并将坐标点(X1，Y1)记为分类C1。

[0023] S03.以分类C1为中心向四周扩散，标记所有沿途幅度递减的点，其幅度值满足Drop(H1，D)

[0024] S04.并在缺陷范围内未分类的点中搜索幅度值H满足Drop(H1，D)

[0025] S05.在待分类C？中搜索下一个波峰点的坐标(X2，Y2)，幅度为H2，将点(X2，Y2)记为分类C2。

[0026] S06.以C2为中心向四周扩散，标记所有沿途幅度递减的点，其幅度值满足Drop(H2，D))

[0027] S07.在缺陷范围内未分类的点中搜索幅度值H满足Drop(H2，D)

[0028] S08.重复步骤S05～S07的搜索方式继续搜索缺陷范围内其他波峰分类点C3、C4、…、Cn，分类点C1、C2、…、Cn所在的矩形区域即为所求，记为(Xs，Ys，FL，FW)。

[0029] 参照图1，在计算机程序的逻辑中，搜索出C1后，可以将上述步骤S05～S07中，X2、Y2、H2、C2、C2ex记为Xi、Yi、Hi、Ci、Ciex，i的初始值为2，并每循环执行一次步骤S05～S07，i都加1，从而获得缺陷区域内所有的波峰点C1、C2、…、Cn。

[0030] S09.调出Xmax所在的B图像，按照步骤S02～S08的搜索方式，将(X，Y)坐标改为(Y，Z)坐标，搜索出矩形区域(Ys，Zs，FW，FH)。

[0031] 以上步骤中，公式Drop(H，D)为幅度H降低DdB后的幅度值，Xs为缺陷长度的起点坐标，Ys为缺陷宽度的起点坐标，Zs为缺陷深度的起点坐标，FL为缺陷长度，FW为缺陷宽度，FH为缺陷深度。

[0032] 在本实施例中，通过计算机搜索缺陷区域内的一个或多个波峰，并将波峰附近满足相对灵敏度法的点(即从波峰点往四周下降DdB的点)都搜索出来，从而获取所有搜索到的波峰点及其周围符合相对灵敏度法的点的区域面积，从而得到按照参数设置得出的缺陷区域位置及大小。人工在进行区域面积搜索时，对于只有一个波峰点的缺陷区域，采用降DdB法，即，获取最大幅度的位置，往其四周移动至幅度的dB值下降DdB的位置范围，从而得到缺陷区域的位置和尺寸；对于有多个波峰点的，则采用端点降DdB法，即获取缺陷四周的波峰点，位于最左侧的波峰点则向左移动至该波峰幅度的dB值下降DdB的位置，最右侧的波峰点则向右移动至该波峰幅度的dB值下降DdB的位置，同理，最上方的波峰点则向上移动至该波峰幅度的dB值下降DdB的位置，最下方的波峰点则向下移动至该波峰幅度的dB值下降DdB的位置，从而得到缺陷区域的位置和尺寸。本实施例中，则直接搜索缺陷区域内的一个或多个波峰点，并将波峰点往四周下降DdB的点都搜索出来，当只有一个波峰点是，则符合降DdB法，当有多个波峰点时，则符合端点降DdB法。从而适合计算机程序的运行，由于计算机程序搜索的速度比人工快很多，因此，即使多搜索一些点，在速度上也较人工快很多，测量效率更高，且对人工的技术要求较低。

[0033] 在进一步的实施例中，步骤S07还包括对波峰分类点进行真伪波峰的辨别：搜索分类C2、C2ex与已分类的点的交界点，该交界点所在的分类为Cj或Cjex，则取该交界点所在分类点的波峰值Hj，若TDB(Hj，H2)

[0034] 步骤S01的参数设置中，分辨力(T)是用于区分两个波峰是否为同一个波峰的准则，如该值设置为6dB，则找到的波峰和和波谷之前的波峰的dB差必须超过6dB才算是一个真正的波峰，否则是一个伪波峰(即主波峰旁边的毛刺)。

[0035] 同理，在计算机程序中，步骤S05～S07中的X2、Y2、H2、C2、C2ex记为Xi、Yi、Hi、Ci、Ciex，i的初始值为2，并每循环执行一次步骤S05～S07，若TDB(Hj，Hi)

[0036] 在进一步的实施例中，步骤S01中的测量参数还包括：满屏高度(F)和绝对法规则(R)，步骤S02中先对幅度值Hmax进行满屏高度的判别：当Hmax＞F时，则采用绝对灵敏度法进行缺陷区域的搜索，并略去步骤S03～S08的相对灵敏度法；当Hmax小于F时，则进行步骤S03～S08的相对灵敏度法进行缺陷区域搜索。

[0037] 在步骤S02中，根据搜索出的最高幅度值Hmax判断采用绝对灵敏度法或相对灵敏度法，当Hmax＞F时，则采用绝对灵敏度法，无需执行步骤S03～S08，当Hmax≤F时，则采用相对灵敏度法，即执行步骤S03～S08。

[0038] 具体的，绝对灵敏度法为：搜索幅度值满足H≥Abso(R)的点，并标记这些点所在的矩形区域为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)。其中，Abso(R)为根据绝对法规则R转换出的幅度值，绝对灵敏度法中数据必须满足H≥Abso(R)。

[0039] 具体的，步骤S02～S08中，在搜索分类点C1、C2、…、Cn时，当发现该分类点Ck+1的波峰值Hk+1＜P时，结束搜索，并将分类点C1、C2、…、Ck所在的矩形区域记为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)。本实施例中，会根据步骤S01中输入的测量参数，端点波峰(P)，用于区分找到的波峰是否为有效波峰，只有幅度值超过端点波峰(P)，才为有效波峰，否则为无效。

[0040] 同理，在计算机程序中，步骤S05～S07中的X2、Y2、H2、C2、C2ex记为Xi、Yi、Hi、Ci、Ciex，每执行一次步骤S05，都会对Hi进行判断，若Hi＜P，则结束搜索，并将之前已搜索到的波峰分类点C1、C2、…、Ci-1所在的区域记为缺陷区域(Xs，Ys，FL，FW)，并退出程序；同时，在搜索出最高幅度值Hmax时，也会进行判别，若Hmax＜P，则该缺陷区域不满足缺陷设置，直接退出程序，否则执行下一步操作。

[0041] 参照图2，对B图像的缺陷区域的搜索方式与图像C的搜索方式相同，在此不做赘述，B图像的确定方法，是通过C图像找到的最大缺陷幅度点的Xmax进行确定。

[0042] 当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

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