3-37  射线底片中的缺陷定量技术

孙朝明  徐彦霖  王增勇

       底片是射线检测的评判依据，但是容易受到环境的影响而发生变化(发霉、污损)；生产中大量的底片也不便管理和查阅。将底片数字化，可以实现无失真存储，稳定性高，更便于交流和分析，利用数字图像处理技术可对缺陷进行定量分析。

      将底片数字化，有3种方式可以选择：逐点数字化(激光透射扫描)，逐行数字化(透射扫描)和面阵数字化(CCD摄像)。激光透射扫描具有最高的精度，但是造价昂贵。CCD摄像方法成本最低，但所采集的图像幅面受限，并且难以达到很高的精度。选择第二种方式，利用带透射适配器的大幅面扫描仪，一次完成整幅底片的数字化。均衡扫描速度和精度的要求，选择300dpi的扫描精度。

      数字图像处理技术应用主要有两种：交互式处理和自动化分析处理。缺陷的自动识别和定量是射线检测技术的发展方向，但存在较多难题。开发设计了扫描图像处理与测量的程序，利用TWAIN接口，获得扫描的灰度图像，处理后图像采用无压缩的BMP格式保存，以便日后调用和查阅分析。

      图像的交互式操作接近于实际在观片灯下观察底片，但会得到更好的效果。利用人眼初步确定出缺陷所在的区域(ROI)，再进行灵活的处理，方法多样，易于实现。缺陷检测出来后，我们就可以在图像上利用鼠标定位，对其进行定量。测量的结果与当前扫描分辨率和图像的放大倍数有关。缺陷图像的分割是实现缺陷准确定量和自动识别的前提和技术基础。射线图像为检测工件及内部缺陷经投影在底片上形成的，在图像形成和数字化过程中，存在较多噪声、照度不均匀、背景灰度变化大等情况；单一阈值分割法不能将工件及内部缺陷有效分开。作为改进，用与坐标相关的阈值进行分割，则会得到较好的结果，但算法在空间和时间复杂度比较大，在局部和整体的处理上需要做出平衡。研究了利用曲线拟合的方法实现缺陷图像分割。实验表明，用多项式拟合会得到较好的效果，可以消除其中小的灰度变化；但该方法存在不足：在分割出缺陷的同时将影响附近区域，形成拖影现象，尤其是所处理曲线中含有大缺陷时——曲线拟合遵守最小二乘准则，在有缺陷的部位由于其灰度差异大而受到影响。为消除这种影响，我们对拟合偏差进行统计，然后设定一个合适的阈值，将偏差较多的部分去除，再次进行曲线拟合。

采用合适的数字化技术，将射线底片转化为数字图像，可对底片进行数字化存档，而且可利用数字图像处理技术对底片中的信息进行多角度的观察，拓展了人们获知信息的能力。扫描仪对底片的高精度数字转化，为缺陷的精确定量提供了有力保障。缺陷图像分割技术是实现检测缺陷准确定量的前提和技术基础。根据射线成像的具体特点，按照灰度、位置、工件厚度变化等特征进行缺陷分割，可得到理想的结果。