CN109781752A - 用于检测套筒灌浆缺陷的x射线数字成像增强与定量识别方法 - Google Patents
用于检测套筒灌浆缺陷的x射线数字成像增强与定量识别方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，包括以下步骤：S1、图像获取；S2、图像基本质量判别：判断成像系统的灵敏度、空间分辨率、信噪比；如果灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值，则进行步骤S3；否则，转为步骤S1重新获取图像；S3、图像质量增强；S4、灌浆缺陷界面识别；S5、灌浆缺陷长度量测：如果灌浆缺陷位于套筒出浆孔端部，则量测套筒出浆孔底部到灌浆缺陷界面的距离；如果灌浆缺陷位于套筒中部，则量测两个灌浆缺陷界面之间的距离。该方法对套筒全长度范围进行成像清晰，能够基于图像的灰度计算，确定灌浆缺陷界面，进而确定灌浆缺陷的大小。
Description
技术领域
本发明涉及一种装配整体式混凝土结构无损检测方法，具体涉及一种用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法。
背景技术
装配整体式混凝土结构采用钢筋套筒灌浆连接时，如果事先没有预埋任何检测元件，灌浆后怀疑存在灌浆缺陷，且需要在套筒全长度范围内寻找缺陷的位置，需通过X射线法进行检测，X射线法能够对套筒全长度范围进行成像，该优势是其它检测方法所不具备的。目前，常用的X射线胶片成像法，成像比较模糊，难以准确判断套筒内部是否存在灌浆缺陷，往往还要通过破损法进行验证，一旦破损就会对结构造成很大的损伤；另外，该方法还涉及到后期洗片，检测效率低下，而且检测结果需要通过观片灯进行观察，不能形成数字化图像。近几年新兴的X射线数字成像法，可以直接进行数字化成像，成像效率大大提高，目前在钢结构探伤领域应用较多，但对于复杂构造的套筒灌浆接头，成像的清晰度还需要提高，另外，缺陷识别主要依靠定性判断，还没有形成简单易行的定量判断方法。
X射线数字成像法是X射线技术的重要发展方向，用于套筒灌浆质量检测时，如何能有效提升成像质量，并能实现灌浆缺陷定量判断，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，实现成像图像质量的提升，并且能实现灌浆缺陷精确的定量判断。
本发明采取以下技术方案：
一种用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，包括以下步骤：S1、图像获取：X射线穿过受检构件在平板探测器上实时成像，平板探测器再将图像传输给工业计算机；S2、图像基本质量判别：判断成像系统的灵敏度、空间分辨率、信噪比；如果灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值，则进行步骤S3；否则，转为步骤S1重新获取图像；S3、图像质量增强；S4、灌浆缺陷界面识别：依次包括以下步骤：a.基于步骤S3中质量增强后的图像，分别在套筒内钢筋两侧的灌浆区的中间部位，沿套筒长度方向，从套筒一端向另一端划线；b.分别沿套筒内钢筋两侧的划线，从套筒一端向另一端以设定单位长度作为步长计算灰度曲线；c.如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线均没有突变且归一化灰度值均不超过较小设定值，则判断套筒灌浆饱满；如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线均没有突变且归一化灰度值均超过较大设定值，则判断套筒内没有浆体；如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线在接近同一水平线的位置归一化灰度值均有突变，突变前归一化灰度值均不超过所述较小设定值，突变后归一化灰度值均超过所述较大设定值，则钢筋两侧两个突变点的连线即为灌浆缺陷界面；如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线存在某一段归一化灰度值位于较小设定值与较大设定值之间，则本方法不能独立完成定量识别；S5、灌浆缺陷长度量测：如果灌浆缺陷位于套筒出浆孔端部，则量测套筒出浆孔底部到灌浆缺陷界面的距离；如果灌浆缺陷位于套筒中部，则量测两个灌浆缺陷界面之间的距离。
进一步的，步骤S5中，还包括以下步骤：a.计算恢复系数，已知沿套筒长度方向的一段距离实际值为d，而图像中量测的距离为d1，则消除成像放大效应的恢复系数为R＝d/d1；b.步骤S5中量测的灌浆缺陷长度为x，则通过计算获得实际灌浆缺陷长度为x*R。
更进一步的,步骤a中，通过出浆孔(4)的实际直径与图像中测量的直径计算获得所述恢复系数R。
进一步的，步骤S1中，采用便携式X射线机，通过中央控制器设置电压、电流、曝光时间及X射线机延迟开启时间。
更进一步的，设置最高电压值为300kV；所述受检构件，在接收X射线的表面上粘贴单丝像质计和双丝像质计；所述平板探测器的分辨率不低于3.5lp/mm，灰度等级不低于16bit，平板探测器具备长时积分功能；所述工业计算机与平板探测器之间进行无线云数据传输，实现远程接收图像。
进一步的，步骤S2中，图像基本质量判别时，通过受检构件表面粘贴的单丝像质计判断成像系统的灵敏度；通过受检构件表面粘贴的双丝像质计判断成像系统的空间分辨率；通过成像效果计算图像的信噪比来判断成像系统的抗噪声能力；所述灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值。
进一步的，步骤S3中，图像质量增强时，进一步包括以下步骤：a.采用量子降噪，去除量子噪声，提升信噪比和清晰度；b.采用散射线抑制，去除散射线，调整曝光度，提升边缘清晰度；c.采用多模式灰度曲线映射，通过曲线映射调整灰度分布，增强结构和缺陷图像信息。
进一步的，步骤S4中的步骤b中，“以设定单位长度作为步长计算灰度曲线”的设定单位长度为1mm。
更进一步的，步骤S4的步骤c中，所述较小设定值为0.65，较大设定值是0.85。
本发明的有益效果在于：
1)提供了一种用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，该方法能够对套筒全长度范围进行成像，而且成像结果清晰，特别是该方法能够基于图像的灰度计算，确定灌浆缺陷界面，进而确定灌浆缺陷的大小。
2)根据灌浆缺陷位置的不同，准确确定各自情况下的灌浆截面；
3)巧妙计算计算恢复系数R，获得更为精确的灌浆缺陷高度。
附图说明
图1是本发明提供的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法流程图；
图2是本发明提供的套筒端部缺陷定量识别示意图(实施例一)；
图3是本发明提供的套筒中部缺陷定量识别示意图(实施例二)。
其中：1-套筒，2-钢筋，3-端部灌浆缺陷，4-出浆孔，5-中部灌浆缺陷。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一：套筒端部缺陷情况
第一步：图像获取。
图像获取时，X射线机发射X射线，X射线穿过受检构件在平板探测器上实时成像，平板探测器再将图像传输给工业计算机。
所述X射线机为便携式X射线机，可通过中央控制器设置电压、电流、曝光时间及X射线机延迟开启时间，本实施例中，可设置最高电压值为300kV；所述受检构件，在接收X射线的表面上粘贴单丝像质计和双丝像质计；所述平板探测器的分辨率不低于3.5lp/mm，灰度等级不低于16bit，本实施例中，平板探测器具备长时积分功能；所述工业计算机与平板探测器之间可进行无线云数据传输，实现远程接收图像。
第二步：图像基本质量判别。
图像基本质量判别时，通过受检构件表面粘贴的单丝像质计判断成像系统的灵敏度；通过受检构件表面粘贴的双丝像质计判断成像系统的空间分辨率；通过成像效果计算图像的信噪比来判断成像系统的抗噪声能力。本实施例中，灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值。
第三步：图像质量增强。
图像增强后能够清晰显示套筒内部所有组成元素，定量识别能够准确判断套筒内灌浆缺陷的位置及大小。
图像质量增强时，进一步包括以下步骤：
a.采用量子降噪技术，去除量子噪声，提升信噪比和清晰度；
b.采用散射线抑制技术，去除散射线，调整曝光度，提升边缘清晰度；
c.采用多模式灰度曲线映射，通过曲线映射调整灰度分布，增强结构和缺陷图像信息。
第四步：灌浆缺陷界面识别。
根据附图2，灌浆缺陷界面识别时，进一步包括以下步骤：
a.基于第三步中质量增强后的图像，分别在套筒1内钢筋2两侧的灌浆区的中间部位，沿套筒1长度方向，从套筒1一端向另一端划线b-b和c-c；
b.分别沿套筒1内钢筋2两侧的划线b-b和c-c，从套筒1一端向另一端以1mm的步长计算灰度曲线b1-b1和c1-c1；
c.套筒1内钢筋2两侧的灰度曲线b1-b1和c1-c1在a-a水平线的位置归一化灰度值均有突变，a-a水平线以上归一化灰度值均超过0.85，a-a水平线以下归一化灰度值均不超过0.65，则a-a水平线为端部灌浆缺陷3的界面。
第五步：灌浆缺陷长度量测。
根据附图2，端部灌浆缺陷3长度量测时，量测套筒出浆孔4底部到端部灌浆缺陷3界面a-a水平线的距离，进一步包括以下步骤：
c.计算恢复系数，已知套筒出浆孔4外径为20mm，而图像中量测的套筒出浆孔4外径为22mm，则消除成像放大效应的恢复系数为R＝0.95。
b.图像中量测的端部灌浆缺陷3长度为x＝48mm，则实际灌浆缺陷长度为45.6mm。
实施例二：套筒中部缺陷情况。
第一步：图像获取。
图像获取时，X射线机发射X射线，X射线穿过受检构件在平板探测器上实时成像，平板探测器再将图像传输给工业计算机。
所述X射线机为便携式X射线机，可通过中央控制器设置电压、电流、曝光时间及X射线机延迟开启时间，本实施例中，可设置最高电压值为300kV；所述受检构件，在接收X射线的表面上粘贴单丝像质计和双丝像质计；所述平板探测器的分辨率不低于3.5lp/mm，灰度等级不低于16bit，本实施例中，平板探测器具备长时积分功能；所述工业计算机与平板探测器之间可进行无线云数据传输，实现远程接收图像。
第二步：图像基本质量判别。
图像基本质量判别时，通过受检构件表面粘贴的单丝像质计判断成像系统的灵敏度；通过受检构件表面粘贴的双丝像质计判断成像系统的空间分辨率；通过成像效果计算图像的信噪比来判断成像系统的抗噪声能力。本实施例中，灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值。
第三步：图像质量增强。
图像质量增强时，进一步包括以下步骤：
a.采用量子降噪技术，去除量子噪声，提升信噪比和清晰度；
b.采用散射线抑制技术，去除散射线，调整曝光度，提升边缘清晰度；
c.采用多模式灰度曲线映射，通过曲线映射调整灰度分布，增强结构和缺陷图像信息。
第四步：灌浆缺陷界面识别。
根据附图3，灌浆缺陷界面识别时，进一步包括以下步骤：
a.基于第三步中质量增强后的图像，分别在套筒1内钢筋2两侧的灌浆区的中间部位，沿套筒1长度方向，从套筒1一端向另一端划线f-f和g-g；
b.分别沿套筒1内钢筋2两侧的划线f-f和g-g，从套筒1一端向另一端以1mm的步长计算灰度曲线f1-f1和g1-g1；
c.套筒1内钢筋2两侧的灰度曲线f1-f1和g1-g1在d-d和e-e水平线的位置归一化灰度值均有突变，d-d水平线以上和e-e水平线以下归一化灰度值均不超过0.65，d-d水平线和e-e水平线之间归一化灰度值均超过0.85，则d-d水平线和e-e水平线之间形成中部灌浆缺陷5。
第五步：灌浆缺陷长度量测。
根据附图3，中部灌浆缺陷5长度量测时，量测d-d水平线和e-e水平线之间的距离，进一步包括以下步骤：
a.计算恢复系数，已知套筒出浆孔4外径为20mm，而图像中量测的套筒出浆孔4外径为22mm，则消除成像放大效应的恢复系数为R＝0.95。
b.图像中量测的中部灌浆缺陷5长度为y＝40mm，则实际灌浆缺陷长度为38mm。
以上两项实施例均是本发明的可选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、图像获取：X射线穿过受检构件在平板探测器上实时成像，平板探测器再将图像传输给工业计算机；
S2、图像基本质量判别：判断成像系统的灵敏度、空间分辨率、信噪比；如果灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值，则进行步骤S3；否则，转为步骤S1重新获取图像；
S3、图像质量增强；
S4、灌浆缺陷界面识别：依次包括以下步骤：
a.基于步骤S3中质量增强后的图像，分别在套筒内钢筋两侧的灌浆区的中间部位，沿套筒长度方向，从套筒一端向另一端划线；
b.分别沿套筒内钢筋两侧的划线，从套筒一端向另一端以设定单位长度作为步长计算灰度曲线；
c.如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线均没有突变且归一化灰度值均不超过较小设定值，则判断套筒灌浆饱满；如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线均没有突变且归一化灰度值均超过较大设定值，则判断套筒内没有浆体；如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线在接近同一水平线的位置归一化灰度值均有突变，突变前归一化灰度值均不超过所述较小设定值，突变后归一化灰度值均超过所述较大设定值，则钢筋两侧两个突变点的连线即为灌浆缺陷界面；如果套筒内钢筋两侧的灰度曲线存在某一段归一化灰度值位于较小设定值与较大设定值之间，则本方法不能独立完成定量识别；
S5、灌浆缺陷长度量测：如果灌浆缺陷位于套筒出浆孔端部，则量测套筒出浆孔底部到灌浆缺陷界面的距离；如果灌浆缺陷位于套筒中部，则量测两个灌浆缺陷界面之间的距离。
2.如权利要求1所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤S5中，还包括以下步骤：a.计算恢复系数，已知沿套筒长度方向的一段距离实际值为d，而图像中量测的距离为d1，则消除成像放大效应的恢复系数为R＝d/d1；b.步骤S5中量测的灌浆缺陷长度为x，则通过计算获得实际灌浆缺陷长度为x*R。
3.如权利要求2所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤a中，通过出浆孔(4)的实际直径与图像中测量的直径计算获得所述恢复系数R。
4.如权利要求1所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤S1中，采用便携式X射线机，通过中央控制器设置电压、电流、曝光时间及X射线机延迟开启时间。
5.如权利要求4所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：设置最高电压值为300kV；所述受检构件，在接收X射线的表面上粘贴单丝像质计和双丝像质计；所述平板探测器的分辨率不低于3.5lp/mm，灰度等级不低于16bit，平板探测器具备长时积分功能；所述工业计算机与平板探测器之间进行无线云数据传输，实现远程接收图像。
6.如权利要求1所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤S2中，图像基本质量判别时，通过受检构件表面粘贴的单丝像质计判断成像系统的灵敏度；通过受检构件表面粘贴的双丝像质计判断成像系统的空间分辨率；通过成像效果计算图像的信噪比来判断成像系统的抗噪声能力；所述灵敏度、空间分辨率、信噪比均满足通过试验事先确定的数值。
7.如权利要求1所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤S3中，图像质量增强时，进一步包括以下步骤：a.采用量子降噪，去除量子噪声，提升信噪比和清晰度；b.采用散射线抑制，去除散射线，调整曝光度，提升边缘清晰度；c.采用多模式灰度曲线映射，通过曲线映射调整灰度分布，增强结构和缺陷图像信息。
8.如权利要求1所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤S4中的步骤b中，“以设定单位长度作为步长计算灰度曲线”的设定单位长度为1mm。
9.如权利要求1或8所述的用于检测套筒灌浆缺陷的X射线数字成像增强与定量识别方法，其特征在于：步骤S4的步骤c中，所述较小设定值为0.65，较大设定值是0.85。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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