CN107884471A - 一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法 - Google Patents

一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法，所述方法包括：步骤一：输入原始漏磁轴向阵列数据；步骤二：对步骤一输入的原始漏磁轴向阵列数据进行预处理；步骤三：使用恒虚警率检测方法对预处理后的原始漏磁轴向阵列数据进行检测，并定位出待检测的数据段；步骤四：检测所述待检测的数据段中的小缺陷；步骤五：将所述小缺陷作为检测结果进行输出。本发明的方法有效的解决了(1)用传统的信号处理方法对焊缝缺陷进行识别存在一定的局限性；(2)信号强度较弱的缺陷信号容易淹没在信号强度较强的结构件(法兰或焊缝)信号中等问题。

Description

一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法
技术领域
本发明属于图像信号处理领域，具体涉及一种基于图像处理的轴 向漏磁信号缺陷检测方法。
背景技术
在众多方法中，漏磁检测法以其自动化程度高、受干扰小、检测效果 好而备受用户的青睐。漏磁检测法是建立在铁磁材料高磁导率特性基础 上的。铁磁材料被外加磁场磁化后，若被测工件表面没有缺陷且内部材 质均匀，无夹杂物，从原理上讲磁通将全部通过被测工件；若存在缺陷， 缺陷附近的磁场发生畸变。其中大部分磁通在工件内部绕过缺陷；少部 分磁通穿过缺陷；另有部分磁通离开工件的上下表面，经空气绕过缺陷。 第三部分就是所谓的漏磁通，可以通过霍尔元件或移动的感应线圈测量 得到，其信号强弱与缺陷的严重程度有密切关系。漏磁检测法就是通过 测量被磁化的铁磁材料表面泄露的磁场强度来检测管道缺陷和判定缺陷 的大小。
漏磁检测系统通过永磁铁在管道上建立磁化回路，并使管壁达到近饱 和，在有缺陷的情况下管壁两侧的磁场分布将发生变化，通过沿管道内 管壁周向排列的霍尔探头阵列测得磁场变化，即磁场信号，以此确定缺 陷信息。管道漏磁系统以管道输送介质为行进动力，在管道中行走，对 管道进行无损检测。
由于用传统的信号处理方法对焊缝缺陷进行识别存在一定的局限性， 因而借助图像处理技术对缺陷进行检测识别，根据灰度级线性变换原理， 将距离作为横轴，通道数作为纵轴，将任意距离下、任意通道数下任一 点漏磁信号的幅值的大小作为像素点灰度值，将三维漏磁信号转化为二 维灰度图像。同时，焊缝法兰组件的信号较强，缺陷信号较弱，为防止 较弱信号被较强信号淹没，采用了由粗到细、分层次的检测方法。
发明内容
针对上述问题，本发明根据灰度级线性变换原理，将距离作为横轴， 通道数作为纵轴，将任意距离下、任意通道数下任一点漏磁信号的幅值 的大小作为像素点灰度值，将三维漏磁信号转化为二维灰度图像。提供 一种由粗到细、分层次的检测方法。
一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法，所述方法包括：
步骤一：输入原始漏磁轴向阵列数据；
步骤二：对步骤一输入的原始漏磁轴向阵列数据进行预处理；
步骤三：使用恒虚警率检测方法对预处理后的原始漏磁轴向阵列数 据进行检测，并定位出待检测的数据；
步骤四：检测所述待检测的数据段中的小缺陷；
步骤五：将所述小缺陷作为检测结果进行输出。
进一步的，所述步骤二中的预处理为去噪。
进一步的，所述所述去噪具体为均值滤波或中值滤波。
进一步的，所述步骤三中的恒虚警率检测方法具体为：
(1)计算预处理后的原始漏磁轴向阵列数据的均值和方差；
(2)将预处理后的原始漏磁轴向阵列数据根据方差阈值进行分割，即 如果预处理后的原始漏磁轴向阵列数据大于阈值，则将预处理后的原始 漏磁轴向阵列数据设为1，否则设为0；
(3)对分割后的数据按照预定的方向进行累加，根据累加结果的幅度 和宽度分别与幅度阈值和宽度阈值做比较，将满足条件的数据作为待检 测的数据。
进一步的，所述步骤四：检测所述待检测的数据中的小缺陷具体包 括：将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，将大于阈值的待检测数 据作为检测出的小缺陷。
进一步的，所述将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，将大于 阈值的待检测数据作为检测出的小缺陷具体包括：
将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，如果待检测的数据大于 预定的缺陷阈值，则将待检测的数据设为1，否则设为0；将所有值为1 的数据作为检测出的小缺陷。
根据上述技术方案，本发明的有益效果为：(1)由于用传统的信号处 理方法对焊缝缺陷进行识别存在一定的局限性，因而借助图像处理技术 对缺陷进行检测识别，将三维漏磁信号转化为二维灰度图像，提出了基 于图像处理轴向漏磁信号缺陷检测方法；(2)焊缝法兰组件的信号较强， 缺陷信号较弱，为防止较弱信号被较强信号淹没，采用了由粗到细、分 层次的检测方法；(3)采用基于视觉注意机制的显著性检测方法，得到 疑似缺陷区域，然后祛除噪点区域、合并相近缺陷区域，最后输出检测 结果。
附图说明
图1轴向漏磁阵列信号3D视图
图2焊缝恒虚警率检测检测流程
图3本发明的方法流程图
具体实施方式
下面结合附图1～3，介绍轴向漏磁阵列中基于图像处理的缺陷检 测方法。
一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法，所述方法包括：
步骤一：输入原始漏磁轴向阵列数据；
步骤二：对步骤一输入的原始漏磁轴向阵列数据进行预处理；
所述预处理包括去噪，所述去噪为均值滤波或中值滤波。
步骤三：使用恒虚警率(Constant False Alarm Rate，恒虚警率检 测)检测方法对预处理后的原始漏磁轴向阵列数据进行检测，并定位出待 检测的数据；
恒虚警率检测是基于统计模型的检测方法，通过分析参考框单元噪 声水平(方差)获得检测门限，并在保持一定虚警率的条件下，在扰动的 噪声背景中检测目标，该方法计算简单，效果较好。恒虚警率检测检测 流程如图2所示。
进一步的，所述步骤三中的恒虚警率检测方法具体为：
(1)计算预处理后的原始漏磁轴向阵列数据的均值和方差；
(2)将预处理后的原始漏磁轴向阵列数据根据方差阈值进行分割，即 如果预处理后的原始漏磁轴向阵列数据大于方差阈值，则将预处理后的 原始漏磁轴向阵列数据设为1，否则设为0；
其中，方差阈值为噪声方差的4-6倍；当方差阈值为噪声方差的5 倍时定位的效果为最佳。
(3)对分割后的数据按照预定的方向进行累加，根据累加结果的幅度 和宽度分别与幅度阈值和宽度阈值做比较，将满足条件的数据作为待检 测的数据。
进一步的，步骤三的所述第(3)步骤中，将满足条件的数据作为待 检测的数据还包括，保存待检测的数据的起始和终止坐标值对，例如： [10,98]、[226,355]等。
步骤四：检测所述待检测的数据段中的小缺陷；
小缺陷泛指两个组件(焊缝或法兰等结构件)之间的缺陷，它们是漏 磁检测的重点。组件之间的缺陷主要有过孔、腐蚀、钢管自身瑕疵、凹 陷、划伤、小裂缝等，它们的漏磁信号特点为：
(1)信号强度相对较小；
(2)这些缺陷自身形状不规则，漏磁信号的边缘较难确定；
(3)缺陷信号在某一小范围内较集中，如腐蚀缺陷和钢管自身瑕疵 所引起的漏磁。
进一步的，所述步骤四：检测所述待检测的数据中的小缺陷具体包 括：将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，将大于阈值的待检测数 据作为检测出的小缺陷。
进一步的，所述将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，将大于 阈值的待检测数据作为检测出的小缺陷具体包括：
将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，如果待检测的数据大于 预定的缺陷阈值，则将待检测的数据设为1，否则设为0；将所有值为1 的数据作为检测出的小缺陷。
步骤五：将所述小缺陷作为检测结果进行输出。
所述输出结果为二值化后的图像数据。
上述具体实施方式仅用于解释和说明本发明的技术方案，但并不能构 成对权利要求的保护范围的限定。本领域技术人员应当清楚，在本发明 的技术方案的基础上做任何简单的变形或替换而得到的新的技术方案， 均将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于图像处理的轴向漏磁信号缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：输入原始漏磁轴向阵列数据；
步骤二：对步骤一输入的原始漏磁轴向阵列数据进行预处理；
步骤三：使用恒虚警率检测方法对预处理后的原始漏磁轴向阵列数据进行检测，并定位出待检测的数据；
步骤四：检测所述待检测的数据中的小缺陷；
步骤五：将所述小缺陷作为检测结果进行输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的预处理为去噪。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述所述去噪具体为均值滤波或中值滤波。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中的恒虚警率检测方法具体为：
(1)计算预处理后的原始漏磁轴向阵列数据的均值和方差；
(2)将预处理后的原始漏磁轴向阵列数据根据方差阈值进行分割，即如果预处理后的原始漏磁轴向阵列数据大于阈值，则将预处理后的原始漏磁轴向阵列数据设为1，否则设为0；
(3)对分割后的数据按照预定的方向进行累加，根据累加结果的幅度和宽度分别与幅度阈值和宽度阈值做比较，将满足条件的数据作为待检测的数据。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤四：检测所述待检测的数据中的小缺陷具体包括：将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，将大于阈值的待检测数据作为检测出的小缺陷。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，将大于阈值的待检测数据作为检测出的小缺陷具体包括：
将待检测的数据与预定的缺陷阈值作比较，如果待检测的数据大于预定的缺陷阈值，则将待检测的数据设为1，否则设为0；将所有值为1的数据作为检测出的小缺陷。
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