[发明专利]一种基于X射线图像的复合轨枕孔隙缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于X射线的复合轨枕孔隙缺陷检测方法，首先，在复合轨枕横断面周向上布置若干个射线源与探测器，通过同时照射扫描获得轨枕不同角度的原始投影图像；然后，基于复合轨枕图像噪声特性，构建自适应全变分模型进行降噪，并对降噪后图像进行模糊增强处理；接着，基于FDK锥束重建算法，利用多幅不同角度的二维图像作为输入进行轨枕断面图像重建；最后，采用行列EMD方法对重建图像中的孔隙缺陷特征进行增强提取，并利用改进CV模型对缺陷区域进行分割，进而计算缺陷尺寸特征参数，实现复合轨枕孔隙缺陷的定量检测。

技术领域

本发明涉及复合材料缺陷检测方法，具体涉及一种基于X射线图像的复合轨枕孔隙缺陷检测方法。

背景技术

铁路复合轨枕是由硬质聚氨酯树脂发泡体经玻璃纤维纱束补强，采用拉挤成型法制成的一种新型复合材料结构，具有质量轻、耐腐蚀、耐疲劳、强减震性、寿命长等特点和优势，广泛应用于地铁、铁路车站、桥梁、涵洞和道岔等需要强减震和高可靠的场合。在生产过程中，受材料加工成型方式的影响，复合轨枕内部常会出现大量气孔而形成孔隙缺陷。孔隙缺陷会使复合轨枕的性能严重退化，造成断裂等结构失效，引发经济损失和安全事故。因此，在复合轨枕生产过程中，实现孔隙缺陷的在线、定量检测，是工程实际的迫切需要，对于保障轨枕质量和列车安全具有重要意义。

复合轨枕检测主要有以下两个难点：一是轨枕材料尺寸较大且密度分布不均，孔隙缺陷特征微弱并与噪声强耦合，识别难度大；二是轨枕在生产线上连续移动，检测方式的速度要求高。目前复合轨枕实际生产中，采用切割试样、剖面观测的破坏性抽检方法进行检测，存在成本高、效率低等不足。目前常用的振动响应分析、超声C扫描等结构缺陷无损检测方法，难以满足复合轨枕在线、定量检测的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于X射线图像的复合轨枕孔隙缺陷检测方法，以克服现有技术的缺点，本发明方法速度快、精度高，能满足实际生产过程的检测需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于X射线图像的复合轨枕孔隙缺陷检测方法，包括以下步骤：

(1)原始投影图像的获取

在复合轨枕横断面周向上布置多组射线源与探测器，通过同时照射采样获得轨枕多个角度下的原始投影图像；

(2)基于自适应全变分模型的图像去噪处理及图像模糊增强处理

根据原始投影图像中噪声特性，构建自适应全变分模型对原始图像进行降噪，并对降噪后图像进行模糊增强；

(3)轨枕断面图像的快速重建

以多幅不同角度的降噪增强处理后投影图像为输入，利用离散化FDK锥束重建算法，优选参数进行轨枕断面图像快速重建，得到轨枕断面图像；

(4)基于行列EMD的缺陷特征提取

对重建后的轨枕断面图像，采用行列EMD方法对其中的孔隙缺陷特征进行增强提取，得到缺陷特征图像；

(5)基于改进CV模型的缺陷分割识别

根据缺陷特征图像，利用改进CV模型进行缺陷区域分割，进而计算缺陷尺寸参数，实现复合轨枕孔隙缺陷的定量检测。

进一步地，步骤(2)具体为：

首先，针对复合轨枕特有背景条纹噪声特点，构造自适应全变分模型为：

其中，TV表示全变分模型，p(x,y)为自适应参数，f为去噪后所得图像，f₀为原始投影图像，Ω表示图像空间，x,y为像素点空间坐标，且x,y∈Ω，λ为保真项系数，表示梯度运算；