超声TOFD焊缝检测工艺与图像处理方法研究

摘要

超声衍射时差(TOFD)技术，具有检测精度高，可靠性强，错误率低，尤其是具有准确定位识别缺陷尺寸的特点，适合于中等厚度焊缝的无损检测，尤其对危险性较大的裂纹以及面状缺陷裂纹的定量测量相当有效。因此，在无损焊缝缺陷中得到广泛应用和发展。
　　本论文主要进行了基于超声TOFD的焊缝检测工艺和图像处理方法的研究。论文首先详细介绍了TOFD技术原理、图像显示原理和系统参数设置等，根据实验需要设计并制作了一套TOFD检测设备，获取了一系列不同增益下的TOFD图像。然后以这些图像为原始数据，对图像进行配准处理。
　　论文详细介绍了图像配准方法，根据实际情况需要研究了shift-and-add（SAA）降噪方法，这种方法可以有效减少在焊缝检测中TOFD图像的噪声。SAA法是由Bates和Cady在基于恒星光斑干涉法重构衍射限制图像时提出的，对提高天文图像的分辨率水平有明显效果。而后，进一步改善配准算法，采用了亚像素配准算法，使得配准精确度达到亚像素级别。然后，分析了在不同增益图像下对TOFD图像的影响，以及将配准算法交叉应用其中，并详细分析了此算法的结果。同时，通过实验验证了各种算法在超声TOFD的D扫图像中的降噪处理能力。
　　另外，论文详细介绍了SIFT算法的特点及实现过程，并将SIFT算法运用于TOFD图像配准中，得到在TOFD图像的特征点描述和特征点匹配等信息，为后续需要对TOFD图像做更精确的图像配准提供了初步算法及条件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外发展情况

1．2．2 国内发展情况

1．3 本论文研究目标及技术路线

1．4 本文的主要工作

第2章 TOFD检测系统原理

2．1 TOFD技术原理

2．2 系统参数设置

2．3 扫查器设计

2．4 本章小结

第3章 检测图像配准算法

3．1 引言

3．2 图像配准算法概述

3．3 TOFD图像配准算法

3．4 实验结果与分析

3．5 本章小结

第4章 图像配准算法改进

4．1 亚像素配准算法

4．1．1 数学描述

4．1．2 实验结果与分析

4．2 增益因素的影响

4．3 本章小结

第5章 尺度不变特征变换(SIFT)算法

5．1 SIFT算法原理

5．2 算法实现过程

5．2．1 SIFT尺度空间

5．2．2 特征点检测

5．2．3 特征点描述

5．2．4 特征点匹配

5．3 实验结果与分析

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果