绝热层C扫描脱粘图像处理方法研究

清华大学2010届毕业论文

系统采用式（4.2）的对应关系，通过计算超过局部阈值的能量来对应计算出缺陷面积的大小。按照该方法，对图4.13所示制作人工伤的发动机检测结果进行量化，得到了缺陷面积，并与直接采用种子填充算法对超局部阈值的点数进行统计的方法进行比较，比较结果见表

表4.5 传统与改进方法对人工缺陷检测结果对比表 单位/mm2

序号 实际缺陷 对应的能量幅值 传统计算 改进计算 序号 实际缺陷 对应的能量幅值 传统计算 改进计算 序号 实际缺陷 对应的能量幅值 传统计算 改进计算 序号 实际缺陷 对应的能量幅值 传统计算 改进计算 1 113.1 3009 2 450.0 15319 3 50.3 1026 4 19.6 400 5 7.1 111 6 113.1 2836 7 78.5 1839 8 113.1 2999 9 78.5 1831 117.0 114.7 10 50.3 1181 468.0 460.7 11 ----- ----- 45.0 47.6 12 19.6 416 27.0 21.6 13 19.6 490 9.0 8.1 14 50.3 1144 99 109.4 15 7.1 109 81.0 77.1 16 113.1 2904 108.0 114.4 17 78.5 1933 81.0 76.8 18 283.0 8978 45.0 53.5 19 64.0 1422 ----- ----- 20 19.6 443 27.0 22.3 21 19.6 509 36.0 25.6 22 7.1 115 54.0 52.1 23 50.3 1003 9.0 8.0 24 78.5 1752 108 111.5 25 113.1 2688 81.0 80.3 26 113.1 3032 270 275.6 27 78.5 1863 63.0 62.4 28 50.3 1047 27.0 23.5 29 405.0 13849 36.0 26.4 30 19.6 344 9.0 8.3 31 7.1 111 45.0 46.7 32 36.0 692 72.0 74.1 33 50.3 1045 99.0 104.8 117.0 115.4 81.0 77.9 45.0 48.4 414.0 410.3 18.0 19.1 9.0 8.1 27.0 34.2 45.0 48.3

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上述表格结果显示，由于传统面积计算方法受计算方法的限制，只能为9mm2的整数倍，故对缺陷面积的计算误差较大。而改进的面积计算方法在局部阈值的基础上通过对超过阈值部分连续能量的统计，对应代入能量关系计算式（4.2）得到缺陷面积的大小。通过比较得出，该改进方法获得的脱粘缺陷面积比传统方法更接近制作的人工缺陷实际大小。而其余人工缺陷制作方法为手工在粘接好的绝热层上挖空制作，其制作精度较难保证，故仅作定性分析，以证明系统检的有效性，而亦不作为面积统计的范围。缺陷中11号为采用透明胶粘贴Ф3mm圆片制作而成，而检测发现脱粘区域远大于制作面积，为超声图像采集过程中偏差，这里不作统计。

综上所述系统对脱粘缺陷面积的统计时，在阈值分割方法的基础上，对传统的脱粘缺陷面积计算方法进行改进，采用能量的累积作为面积判断的依据，建立了脱粘区域内的能量值和实际缺陷面积之间的数学模型。经对标准缺陷的检测和计算验证，该方法具有更高的准确度。通过对系统检测结果的分析，系统检测的分辨率达到了Ф3mm。

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5.结论与展望

5.1结论

发动机壳体与绝热层间的粘接状态直接影响发动机的工作性能。对固体火箭发动机壳体与绝热层之间粘接质量检测的研究具有重要的实际意义。本文基于超声波的检测原理，通过对制作人工缺陷的发动机进行整体检测，系统较为准确地计算出人工缺陷的位置及面积，其检测分辨率达到了Ф3mm。

本文完成的研究内容主要包括：

(1) 在了解火箭发动机脱粘检测原理的基础上，分析了旋压壳体超声图像的特点和噪声来源，提出了采用图像处理技术进行后处理的方案。

（2）在对C扫描结果中噪声的成因和特点进行分析的基础上，采用带阻滤波和中值滤波相结合的处理方法，分别对条纹噪声和背景噪声进行滤除。上述方法在对缺陷位置信息良好保护的前提下，有效地降低了扫描图中噪声对缺陷特征判断的影响。

(3) 根据缺陷图像的特点，在自适应阈值分割方法的基础上，对传统脱粘面积计算方法进行改进，提高了脱粘区域面积计算的准确性。通过对制作了不同尺寸人工缺陷的实际发动机进行自动检测，验证了处理方法的有效性和准确性。 5.2 研究展望

本论文针对旋压壳体发动机的脱粘检测图像具有旋压纹理的特点进行了脱粘图像处理研究，取得了一定的成果，但对课题还需要进一步深入研究：

（1）本文研究的脱粘区域都是比较规则，实际中形成的自然脱粘具有各种各样的形状，以后的工作还要进一步研究实际生产过程中形成自然脱粘区域的识别和面积计算。 （2）本文只研究了一种规格火箭发动机的脱粘图像，实际中由于火箭发动机的加工工艺不同，造成壳体表面的纹理也不尽相同，以后还要进一步研究具有其他纹理发动机的脱粘图像处理技术，为超声检测技术在火箭发动机中的普遍应用提供良好的后处理技术。

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附录A传统面积计算MATLAB程序

%%%%%%以下为带阻滤波，中值滤波及传统的面积计算方法（局部阈值）%%%%%%%%%%% clear; close all; load new.mat;

w=fft(tz2(70,:))%进行快速傅里叶变换得到频谱信息 w=freqz2(w)

figure(11),imshow(w) h=[];z=[];

figure(1),imshow(tz2,[min(min(tz2)) max(max(tz2))]);title('tz2原图像'); w=abs(fft(tz2(90,:))); w=fftshift(w); x=-251:251;

figure(21),plot(x,w),axis([0 251 0 30000]);%显示条纹的频率范围 for i=1:319 B=tz2(i,:);

[h,z]=butter(3,[0.44 0.48],'stop'); % 使用带阻滤波器滤除条纹 D=filter(h,z,B); tz2(i,:)=D; end

figure(21),hold on;plot(x,w),axis([0 251 0 40000]);

figure(22),imshow(tz2,[min(min(tz2)) max(max(tz2))]);title('tz2条纹滤波后的

图像');

tz21=medfilt1(tz2,17);%使用中值滤波器滤除背景噪声 tz21=medfilt1(tz21',17); tz21=tz2-tz21';

figure(23),imshow(tz21,[min(min(tz21)) max(max(tz21))]);title('tz2经过中值处

理后的图像');

figure(3),imshow(tz21,[689 690]);title('tz21脱粘c扫描二值化图像1及2区域'); figure(31),imshow(tz21,[665 666]);title(' tz21脱粘c扫描二值化图像3及4区域'); i11=imcrop(tz21,[12 87 4 4]); i12=imcrop(tz21,[38 85 6 6]); i13=imcrop(tz21,[67 85 8 8]); i14=imcrop(tz21,[101 85 9 9]); i15=imcrop(tz21,[139 85 10 10]); %i21=imcrop(tz21,[478 47 8 8]); i22=imcrop(tz21,[460 77 6 6]); i23=imcrop(tz21,[425 75 8 8]); i24=imcrop(tz21,[384 73 9 9]); i25=imcrop(tz21,[342 72 9 9]);

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