铝合金焊缝X射线底片缺陷计算机辅助识别系统的改进

摘要

铝合金具有重量轻、强度高及耐腐蚀性等优点，在航天器、飞机、汽车、船舶、铁路车辆等结构中得到了广泛地使用。随着航天工业的飞速发展，载人航天和可重复使用航天器对铝合金焊接结构的可靠性提出了更高的要求，铝合金焊缝质量检测方法与手段的现代化进程也因此变得更为迫切。 现今，航天系统焊后的缺陷检测仍基于X射线底片的检测，并依靠人工检测缺陷进行焊缝质量的评定。这不但耗费了大量的人力而且检测的准确度还受到底片评定人员主观因素的影响。随着信息获取技术、计算机技术、图像处理技术以及人工智能技术的快速发展，借助这些成熟的技术，解决焊接缺陷计算机辅助评定过程中存在的问题成为可能。 本论文在已开发的计算机辅助评片系统基础上，对该系统在实际使用中出现的各种问题进行深入的分析，提出改进、替代与升级的方案，从而满足实际使用中合作方不断提出的速度更快、检测更准、操作更灵活方便等要求。系统改进主要表现在以下五个方面： 1、本文提出通过更改外部数字化设备用以提高底片数字化速度，解决了以前系统底片数字化速度比较慢的问题。而且为了满足图像分辨率的要求，提出了分段拍摄、图像拼接的方法。 2、本文提出了一种更适合全局底片缺陷检测的算法-基于微分算子的边缘检测算法，代替以前全局底片缺陷检测算法一背景相减算法。有效的提高缺陷检测的准确率。 3、在缺陷分类方法的研究中，针对线型缺陷和聚集缺陷分类存在的问题，采用基于决策树模型分类的算法。 4、通过允许底片评定人员与计算机交互，指定图像处理区域，监督缺陷和分类结果，这个方法有效减少了计算机运算量，进一步确保缺陷识别的正确率。 5、对系统软件的实现进行了详细的需求分析，提出了一个更为灵活、可靠便于后续开发维护的程序架构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1计算机辅助识别系统研发背景

1.2计算机辅助识别系统研发意义

1.3无损检测技术的发展

1.4课题基础和改进方案

第2章系统需求分析和系统设计

2.1系统需求分析

2.2系统架构设计

2.2.1工业底片数据库模块

2.2.2图像处理模块

2.3本章小结

第3章底片数字化方法的研究

3.1底片数字化工业化要求

3.2数码相机数字化铝合金焊缝底片

3.2.1光源设备的改进

3.2.2数字图像分辨率改进

3.2.3数字底片的拼接

3.4数码相机和扫描仪数字化底片比较

3.5本章小结

第4章数字图像处理

4.1铝合金焊缝X射线图像特点

4.2数字图像的预处理

4.3焊缝提取方法改进

4.3.1迭代阈值法-双峰分割

4.3.2包络最大残差-单峰分割

4.4全局图像的缺陷分割

4.4.1背景相减算法

4.4.2基于微分算子的边缘检测

4.5线型缺陷的修正-数学形态学

4.5.1数学形态学中数字图像的表示

4.5.2数学形态学的基本运算

4.6本章小结

第5章缺陷类型的分类

5.1焊接缺陷影像特征和分布规律

5.2缺陷分类的特征参数设计

5.3基于决策树的缺陷分类

5.3.1决策树概念和模型

5.3.2焊接缺陷决策树分类的设计

5.4分类结果

5.5本章小结

第6章计算机辅助识别系统的应用

6.1系统界面和使用方法

6.2小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢