CN103995011A - 一种提高钢丝绳芯输送带x光图像质量的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法，属于无损检测领域。解决基于X光线阵探测器的钢丝绳芯输送带X光图像中间亮两侧暗、有条状或孤立点噪声、有像元坏道等问题。本发明根据X光线阵探测器成像特性、待测钢丝绳芯输送带的规格和基于X光的钢丝绳芯输送带无损检测系统的结构特点，利用实验确定合适的X光射线源强度，通过计算得到X光线阵探测器每个像元的校正系数，最后采用1×3的中值滤波，得到处理后的结果。本发明可以快速、便捷地实现钢丝绳芯输送带X光图像的校正和滤波，大大提高了图像质量，在工业应用中具有良好的使用价值。

Description

一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法

技术领域

本发明属于无损检测领域，具体涉及基于X光的钢丝绳芯输送带无损检测中一种提高钢丝绳芯输送带图像质量的图像校正、滤波方法。

背景技术

钢丝绳芯输送带在煤矿生产中被大量使用，在使用中由于多种原因而产生故障，如得不到及时检测和处理，将会造成断带或纵向撕裂等安全事故，严重影响安全生产^[1-3]。因此，各煤矿都制定了相应的钢丝绳芯输送带检测制度。

对钢丝绳芯输送带的检测，目前除人工检测外，研究者们还提出了涡流检测、磁感应检测、冲击波检测和X光检测等有效方法，并得到了一定程度的应用^[4-9]。其中X光检测法可实时获取和显示钢丝绳芯输送带的内部钢丝绳芯图像，能运用图像处理技术检测故障，而且基于该方法的检测装置操作简单、检测速度快，因而受到了研究人员的重视和输送带用户的欢迎。发明人前期研制出了一种基于X光的钢丝绳芯输送带无损检测系统，并对钢丝绳芯输送带故障检测方法进行了研究^[9，10]。在检测系统的使用中，使用者迫切要求进一步提高钢丝绳芯输送带X光图像的质量，以更利于后期的图像处理和分析。

由于元器件自身特性和工艺原因以及基于X光的钢丝绳芯输送带无损检测系统的结构特点，钢丝绳芯输送带X光图像都存在不同程度的失真问题，主要表现为图像存在沿扫描方向的条纹噪声、离散的孤立噪声点、像元坏道、图像中间亮两侧暗，影响了成像质量。本文针对钢丝绳芯输送带X光成像及其图像的特点，提出一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的图像校正、滤波新方法。

参考文献：

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发明内容

本发明的目的是提出一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法，解决当前图像失真(明暗不均匀、有条状或孤立点噪声、像元坏道等)的问题。

本发明所采用的技术方案，具体包含如下操作步骤：

步骤1，关闭X光射线源，获得无X光照射条件下的X光线阵探测器的输出值A_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤2，利用X光线阵探测器，获得待测钢丝绳芯输送带X光图像；

步骤3，根据待测钢丝绳芯输送带的宽度、厚度和钢丝绳芯直径，通过不同X光射线源强度时待测钢丝绳芯输送带X光图像的像素值变化曲线的特征，确定一个X光射线源强度，使待测钢丝绳芯输送带的成像区域均工作在X光线阵探测器的X光响应的线性区；

步骤4，在X光线阵探测器和X光射线源之间水平放置一段和待测钢丝绳芯输送带相同材质、宽度和厚度的橡胶输送带，打开X光射线源，获得此条件下X光线阵探测器的输出值B_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤5，通过 $G_i=\left\{\begin{array}{cc}1& B_i\≤A_i\\ \frac{255\×80\%}{B_i-A_i}& B_i>A_i\end{array}\right.,$ 得到每个像元的校正系数G_i，并把G_i存储起来，以确保该参数值断电时不丢失，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤6，在X光线阵探测器和X光射线源之间水平放置待测钢丝绳芯输送带，打开X光射线源，获得此状态下X光线阵探测器的输出值C_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤7，通过 $D_i=\left\{\begin{array}{cc}0& C_i\≤A_i\\ G_i\×(C_i-A_i)& C_i>A_i\end{array}\right.,$ 得到校正后的输出值D_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤8，对D_i进行1×3的中值滤波，得到滤波后的输出E_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元。

本发明的效果和益处是，实际应用表明，本发明可以提高钢丝绳芯输送带X光图像质量，有效解决了钢丝绳芯输送带X光图像失真的问题(如图像明暗不均匀、有条状或孤立点噪声、有像元坏道等)，在工业应用中具有良好的使用价值。本发明技术有以下几个优势：

(1)本发明操作简便、算法简单，计算量小、执行效率高、速度快。

(2)本发明涉及的算法可以在X光线阵探测器中硬件实现，如通过FPGA实现，以进一步提高运算速率，也可通过上位机软件实现。

(3)本发明使待测钢丝绳芯输送带的成像区域均工作在X光响应的线性区，保证了校正算法的有效性和准确性。

(4)本发明对待测钢丝绳芯输送带确定相应的X光线阵探测器每个像元的校正系数G_i后，可保存起来，供随时调用，即G_i的获取只需要操作一次。

(5)本发明根据钢丝绳芯输送带X光成像及其图像的特点，对校正后的图像只需进行1×3的中值滤波。

(6)本发明方法，不局限于提高钢丝绳芯输送带X光图像质量，还可应用于其它基于X光线阵探测器的大幅面物件的无损检测中。

附图说明

图1是本发明方法的操作流程图；

图2是未使用本发明方法获得的钢丝绳芯输送带X光图像；

图3是使用本发明方法获得的钢丝绳芯输送带X光图像。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细叙述本发明的具体实施。

本发明提出的方法的整体操作流程如附图1所示，在具体实施时一般分成两个阶段，即首先根据需求，确定一个X光射线源强度和每个像元的校正系数G_i，以下简称为参数获取阶段；然后是应用阶段，实现对待检测钢丝绳芯输送带的校正和滤波。

参数获取阶段的操作流程如下：

步骤1，关闭X光射线源，获得无X光照射条件下的X光线阵探测器的输出值A_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤2，利用X光线阵探测器，获得钢丝绳芯输送带X光图像；

步骤3，根据待测钢丝绳芯输送带的宽度、厚度和钢丝绳芯直径，利用实验得到不同X光射线源强度下的待测钢丝绳芯输送带X光图像，基于待测钢丝绳芯输送带X光图像像素值变化曲线的特征，确定一个合适的射线源强度，使待测钢丝绳芯输送带的成像区域均工作在X光响应的线性区；

步骤4，在X光线阵探测器和X光射线源之间水平放置一段和待测钢丝绳芯输送带相同材质、宽度和厚度的橡胶输送带，打开X光射线源，获得此条件下X光线阵探测器的输出值B_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤5，通过 $G_i=\left\{\begin{array}{cc}1& B_i\≤A_i\\ \frac{255\×80\%}{B_i-A_i}& B_i>A_i\end{array}\right.,$ 得到每个像元的校正系数G_i，并把G_i存储起来，以确保该参数值断电不丢失，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元。

应用阶段的操作流程如下：

步骤1，每次重新启动X光线阵探测器，均先执行这一步骤，即关闭X光射线源，获得无X光照射条件下的X光线阵探测器的输出值A_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤2，打开X光射线源，在设定的X光射线源强度下，获得此时X光线阵探测器的输出值C_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤3，通过 $D_i=\left\{\begin{array}{cc}0& C_i\≤A_i\\ G_i\×(C_i-A_i)& C_i>A_i\end{array}\right.,$ 得到校正后的输出值D_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤4，对D_i进行1×3的中值滤波，得到滤波后的输出E_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元。

附图2是未使用本发明方法采集获得的钢丝绳芯输送带X光图像，附图3是与附图2使用同一条钢丝绳芯输送带、同一个X光线阵探测器(即同一个基于X光的钢丝绳芯输送带无损检测系统)使用了本发明所提出的校正和滤波方法所得到的钢丝绳芯输送带X光图像。两图相比较，可以明显的看出，本发明所提出的提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法，有效解决了钢丝绳芯输送带X光图像失真的问题，比如图像明暗不均匀、有孤立点噪声、有像元坏道等。

实际应用表明，本发明可以快速、便捷地实现钢丝绳芯输送带X光图像的校正和滤波，大大提高了图像质量，在工业应用中具有良好的使用价值。

Claims (3)

1.一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

步骤1，关闭X光射线源，获得无X光照射条件下的X光线阵探测器的输出值A_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤2，利用X光线阵探测器，获得待测钢丝绳芯输送带X光图像；

步骤3，根据待测钢丝绳芯输送带的宽度、厚度和钢丝绳芯直径，利用步骤2获得的待测钢丝绳芯输送带X光图像，确定一个X光射线源强度；

步骤4，在X光线阵探测器和X光射线源之间水平放置一段和待测钢丝绳芯输送带相同材质、相同宽度和相同厚度的橡胶输送带，打开X光射线源，利用步骤3确定的X光射线源强度，获得此条件下X光线阵探测器的输出值B_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤5，利用步骤1获得的A_i和步骤4获得的B_i，通过 $G_i=\left\{\begin{array}{cc}1& B_i\≤A_i\\ \frac{255\×80\%}{B_i-A_i}& B_i>A_i\end{array}\right.,$ 得到每个像元的校正系数G_i，并把G_i存储起来以确保该参数值断电时不丢失，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤6，在X光线阵探测器和X光射线源之间水平放置待测钢丝绳芯输送带，打开X光射线源，获得此状态下X光线阵探测器的输出值C_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤7，利用步骤5得到的G_i和步骤6获得的C_i，通过 $D_i=\left\{\begin{array}{cc}0& C_i\≤A_i\\ G_i\×(C_i-A_i)& C_i>A_i\end{array}\right.,$ 得到校正后的输出值D_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元；

步骤8，对步骤7得到的D_i进行1×3的中值滤波，得到滤波后的输出E_i，其中i表示X光线阵探测器的第i个像元。

2.如权利要求1所述的一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法，其特征在于，在步骤3中所述的确定一个X光射线源强度：通过不同X光射线源强度时待测钢丝绳芯输送带X光图像的像素值变化曲线的特征，确定一个X光射线源强度，使待测钢丝绳芯输送带的成像区域均工作在X光线阵探测器的X光响应的线性区。

3.如权利要求1所述的一种提高钢丝绳芯输送带X光图像质量的方法，其特征在于，在步骤8中所述的中值滤波：只需要在行的方向上进行1×3的中值滤波。