CN116559297B

CN116559297B - 一种超声相控阵缺陷图像融合方法

Info

Publication number: CN116559297B
Application number: CN202310821052.4A
Authority: CN
Inventors: 陈智发; 纪志淑; 黄伊楠; 吴锦湖
Original assignee: Shantou Ultrasonic Testing Technology Co ltd
Current assignee: Shantou Ultrasonic Testing Technology Co ltd
Priority date: 2023-07-06
Filing date: 2023-07-06
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2043-07-06
Also published as: CN116559297A

Abstract

本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种超声相控阵缺陷图像融合方法。采用如下技术方案：利用声线模拟图确定两组超声相控阵的相交声线组对，并结合实际检测结果从相交声线组对中选取最高波幅值最大的一对，分别计算两组超声相控阵图像的最高波幅值范围的中心位置，以此确定融合位置，最后将两组超声相控阵图像均移动至融合位置并进行灵敏度统一补偿后，将两组超声相控阵图像拼合起来实现两组超声相控阵图像的融合。有益效果在于：实现对不同分组的超声相控阵图像的自动快速准确融合，可以自动将不同分组的超声相控阵图像中对统一缺陷的检测位置进行对齐，避免对同一缺陷进行多次评定，同时也优化融合后图像的可视化效果，提高缺陷检测准确率。

Description

一种超声相控阵缺陷图像融合方法

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种超声相控阵缺陷图像融合方法。

背景技术

超声相控阵检测，是通过激发阵列探头的各个压电晶片，形成由不同角度的声线组成的声束，并通过对声束进行移动、偏转、聚焦等处理，在经过检测物体后由接收探头接收超声回波信号，通过对超声回波信号进行处理得到检测物体内部的状态。在对一些板厚大于40mm的工件或奥氏体不锈钢等工件来说，需要进行多组扫查检测，为了保证对工件的完整扫查，多组扫查时检测的位置会有重合的部分，检测完成后再将多组扫查得到的图像进行融合得到完整的检测物体内部图像。而由于不同组扫查时参数的不同，导致同一缺陷在不同分组检测出来时，会出现位置不一致的错位现象，不同的扫查位置也会导致对同一缺陷的检测灵敏度不一致，导致对缺陷大小判断不一致的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声相控阵缺陷图像融合方法，具体在于提供一种可实现超声相控阵缺陷图像快速准确融合的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声相控阵缺陷图像融合方法，包括如下步骤：

S01、将要进行图像融合的两组超声相控阵的声线进行交点计算，获取两组声线之间存在重合或相交关系且相交点均位于两组声线有效区域范围内的声线组对，记为（L₁₁，L₂₁），（L₁₂，L₂₂），……（L_1k，L_2k），并分别记录各个声线组对的交点S₁，S₂，……S_k，其中，对于重合关系的声线组对，其交点为该声线组对的有效区域范围的重合部分的中点。

S02、对步骤S01获取的声线组对以交点为中心分别计算其最高回波值，记为（H₁₁，H₂₁），（H₁₂，H₂₂），……（H_1k，H_2k），并选取其中波幅值最高的一个声线组对（L_1i，L_2i），以及其对应的最高回波值（H_1i，H_2i），同时获取该声线组对在最高回波值的位置（S_1i，S_2i）。

S03、利用波幅降ZdB法分别获取声线L_1i在S_1i的范围值W_1i和声线L_2i在S_2i的范围值W_2i，并分别计算范围值W_1i和W_1i的中心位置，记为S^’ _1i和S^’ _2i。

S04、计算S^’ _1i的坐标深度和宽度（D^’ _1i，R^’ _1i）以及S^’ _2i的坐标深度和宽度（D^’ _2i，R^’ _2i），在（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）之间选定一融合位置，记为（D^’，R^’）。

S05、以平移的方式移动两组超声相控阵的图像，使S^’ _1i的坐标深度和宽度（D^’ _1i，R^’ _1i）以及S^’ _2i的坐标深度和宽度（D^’ _2i，R^’ _2i）均与融合位置（D^’，R^’）重合。

S06、根据声线组对（L_1i，L_2i）和对应的幅度值（H_1i，H_2i），对移动后的两组超声相控阵图像进行灵敏度统一补偿。

S07、将经过灵敏度统一补偿的两组超声相控阵图像进行拼合实现对两组超声相控阵图像的融合。

具体的，步骤S02中，计算最高回波值（H₁₁，H₂₁），（H₁₂，H₂₂），……（H_1k，H_2k）时，在声线组对（L₁₁，L₂₁），（L₁₂，L₂₂），……（L_1k，L_2k）上，分别以交点S₁，S₂，……S_k为中心，以设定值W₀为宽度范围计算最高回波值。

具体的，若步骤S02中得到的最高回波值（H_1i，H_2i）的幅度值小于设定值H₀，则无需进行步骤S03~S06，直接将两组超声相控阵图像进行拼合。

具体的，步骤S04中，融合位置（D^’，R^’）选取（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）的中点。

本发明的有益效果在于：利用声线模拟图确定两组超声相控阵的相交声线组对，并结合实际检测结果从相交声线组对中选取最高波幅值最大的一对，分别计算两组超声相控阵图像的最高波幅值范围的中心位置，以此确定融合位置，最后将两组超声相控阵图像均移动至融合位置并进行灵敏度统一补偿后，将两组超声相控阵图像拼合起来实现两组超声相控阵图像的融合；从而实现对不同分组的超声相控阵图像的自动快速准确融合，可以自动将不同分组的超声相控阵图像中对统一缺陷的检测位置进行对齐，避免对同一缺陷进行多次评定，同时也优化融合后图像的可视化效果，提高缺陷检测准确率。

附图说明

附图1为实施例中超声相控阵缺陷图像融合方法的流程图；

附图2为实施例中步骤S02选取的声线组对（L_1i，L_2i）的位置关系图；

附图3为实施例中两组超声相控阵图像未经处理融合后的图像；

附图4为实施例中两组超声相控阵图像经步骤S01~S05处理再融合后的图像；

附图5为实施例中两组超声相控阵图像经步骤S01~S06处理再融合后的图像。

实施方式

实施例1，参照图1-2，一种超声相控阵缺陷图像融合方法，包括如下步骤：

S02、对步骤S01获取的声线组对以交点为中心分别计算其最高回波值，记为（H₁₁，H₂₁），（H₁₂，H₂₂），……（H_1k，H_2k），并选取其中波幅值最高的一个声线组对（L_1i，L_2i），以及其对应的最高回波值（H_1i，H_2i），同时获取该声线组对在最高回波值的位置（S_1i，S_2i）。其中，位置S_1i指从声线L_1i的起点位置沿声线L_1i的角度延伸S_1i距离的位置，同理，位置S_2i指从声线L_2i的起点位置沿声线L_2i的角度延伸S_2i距离的位置，根据S_1i和S_2i即可以确定位置的坐标深度和坐标宽度，在建立深度和宽度的坐标系时，一般以焊缝中心为宽度坐标轴的起点，以工件上表面为深度坐标轴的起点，不同的建立坐标系的方式，会导致计算出来的坐标深度和坐标宽度值不同，但不影响最终图像融合的效果。

S03、利用波幅降ZdB法分别获取声线L_1i在S_1i的范围值W_1i和声线L_2i在S_2i的范围值W_2i，并分别计算范围值W_1i和W_1i的中心位置，记为S^’ _1i和S^’ _2i。其中，波幅降ZdB法，可以采用常规使用的降6dB法或降20dB法。

S04、计算S^’ _1i的坐标深度和宽度（D^’ _1i，R^’ _1i）以及S^’ _2i的坐标深度和宽度（D^’ _2i，R^’ _2i），在（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）之间选定一融合位置，记为（D^’，R^’）。位置S^’ _1i和S^’ _2i与步骤S02中位置（S_1i，S_2i）的定义相同，其最终计算得到的（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）也与坐标系的建立相关，通过计算得到坐标深度和坐标宽度，可以便于对两组超声相控阵图像的移动距离和方向进行确定。

S06、根据声线组对（L_1i，L_2i）和对应的幅度值（H_1i，H_2i），对移动后的两组超声相控阵图像进行灵敏度统一补偿。进行灵敏度统一补偿时，可以采用常规的灵敏度统一补偿的方式，如通过选取统一幅度值H_i，以H_i/H_1i和H_i/H_2i作为两组超声相控阵图像的补偿系数进行计算，也可以通过设置补偿系数表的方式，进行灵敏度统一补偿计算。

具体的，上述步骤S02中，计算最高回波值（H₁₁，H₂₁），（H₁₂，H₂₂），……（H_1k，H_2k）时，在声线组对（L₁₁，L₂₁），（L₁₂，L₂₂），……（L_1k，L_2k）上，分别以交点S₁，S₂，……S_k为中心，以设定值W₀为宽度范围计算最高回波值。

具体的，若步骤S02中得到的最高回波值（H_1i，H_2i）的幅度值小于设定值H₀，则无需进行步骤S03~S06，直接将两组超声相控阵图像进行拼合。当最高回波值（H_1i，H_2i）的幅度值小于设定值H₀时，则认为两组超声相控阵图像的相交部分不存在缺陷，因此不需要对两组超声相控阵图像进行移动调整，可直接进行图像拼合。

具体的，步骤S04中，融合位置（D^’，R^’）选取（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）的中点，即D^’=（D^’ _1i+D^’ _2i）/2，R^’=（R^’ _1i+R^’ _2i）/2。

参照图3-5，本实施例还提供两组超声相控阵缺陷图像在未经处理、经过步骤S01~S05处理而未经步骤S06的灵敏度处理以及经过步骤S01~步骤S06处理后进行融合的图像进行比对；未经处理的融合图像存在缺陷轮廓明显分离的问题，经过步骤S01~S05处理后，缺陷的外形轮廓不再分离，只是缺陷图像的过渡效果较差，经过步骤S01~S06的处理后，不仅缺陷轮廓对齐，且过渡效果也更自然，更接近实际缺陷的图像。

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。

Claims

1.一种超声相控阵缺陷图像融合方法，其特征在于：包括如下步骤：

S01、将要进行图像融合的两组超声相控阵的声线进行交点计算，获取两组声线之间存在重合或相交关系且相交点均位于两组声线有效区域范围内的声线组对，记为（L₁₁，L₂₁），（L₁₂，L₂₂），……（L_1k，L_2k），并分别记录各个声线组对的交点S₁，S₂，……S_k，其中，对于重合关系的声线组对，其交点为该声线组对的有效区域范围的重合部分的中点；

S02、对步骤S01获取的声线组对以交点为中心分别计算其最高回波值，记为（H₁₁，H₂₁），（H₁₂，H₂₂），……（H_1k，H_2k），并选取其中波幅值最高的一个声线组对（L_1i，L_2i），以及其对应的最高回波值（H_1i，H_2i），同时获取该声线组对在最高回波值的位置（S_1i，S_2i）；

S03、利用波幅降ZdB法分别获取声线L_1i在S_1i的范围值W_1i和声线L_2i在S_2i的范围值W_2i，并分别计算范围值W_1i和W_1i的中心位置，记为S^’ _1i和S^’ _2i；

S04、计算S^’ _1i的坐标深度和宽度（D^’ _1i，R^’ _1i）以及S^’ _2i的坐标深度和宽度（D^’ _2i，R^’ _2i），在（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）之间选定一融合位置，记为（D^’，R^’），其中，融合位置（D^’，R^’）选取（D^’ _1i，R^’ _1i）和（D^’ _2i，R^’ _2i）之间的中点；

S05、以平移的方式移动两组超声相控阵的图像，使S^’ _1i的坐标深度和宽度（D^’ _1i，R^’ _1i）以及S^’ _2i的坐标深度和宽度（D^’ _2i，R^’ _2i）均与融合位置（D^’，R^’）重合；

S06、根据声线组对（L_1i，L_2i）和对应的最高回波值（H_1i，H_2i），对移动后的两组超声相控阵图像进行灵敏度统一补偿；

2.根据权利要求1所述的一种超声相控阵缺陷图像融合方法，其特征在于：所述步骤S02中，计算最高回波值（H₁₁，H₂₁），（H₁₂，H₂₂），……（H_1k，H_2k）时，在声线组对（L₁₁，L₂₁），（L₁₂，L₂₂），……（L_1k，L_2k）上，分别以交点S₁，S₂，……S_k为中心，以设定值W₀为宽度范围计算最高回波值。

3.根据权利要求1所述的一种超声相控阵缺陷图像融合方法，其特征在于：若步骤S02中得到的最高回波值（H_1i，H_2i）的幅度值小于设定值H₀，则无需进行步骤S03~S06，直接将两组超声相控阵图像进行拼合。