基于独立分量分析理论的超声波检测图像复原技术

论文摘要

近年来随着大规模集成电路、计算机技术的发展,使得数字化、自动化、智能化的成像检测技术成为研究与应用的热点,各种成像无损检测技术相继被研发应用到工业生产中。独立分量分析(ICA)是近期发展起来的一种非常有效的盲信号处理技术,在无线通信、声纳、语音处理、图像处理和生物医学等领域具有广泛而诱人的应用前景。本课题针对大型电机或高速电力机车用牵引电机铜排与线圈的钎焊对接接头的自动超声波检测C扫描图像进行了实验研究,由于这种接头要达到大功率、小体积的使用效果而采用高导电性和高强度的铜合金,故接头的焊接及检测工艺是大功率电动机制造的一项关键技术。课题采用水浸超声自动检测方法,鉴于接头中的未熔合是影响铜排与线圈导电率的致命缺陷,设计并加工了有模拟钎焊未熔合缺陷的模拟试件,得到了有缺陷的C扫描检测图像。本论文对ICA理论及目前几种常用算法进行了归纳总结,并重点研究了基于ICA理论的电机铜排钎焊接头自动超声波检测C扫描图像复原技术,在图像降噪、边缘检测、图像分割方面进行实验研究,最后将图像复原结果与射线检测图像进行对比。研究结果表明,利用超声波检测可以检测到钎焊接头中的未熔合缺陷,但是由于电子系统噪声及铜合金晶界对超声波反射的影响,使得缺陷边缘模糊,尤其是当缺陷尺寸较小时难以识别,但经过图像复原技术处理后,实现了噪声与源信号分离,接头中未熔合缺陷图像边缘清晰,可以接近射线检测结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 超声无损检测领域的研究现状及发展
• 1.2.1 超声波成像技术的发展
• 1.2.2 无损检测图像复原的研究现状
• 1.2.3 定量无损评价的研究与进展
• 1.3 盲源分离技术的发展概况
• 1.4 独立分量分析的发展概况及在图像处理中的应用
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 ICA 理论的分析和常用算法
• 2.1 ICA 基本理论
• 2.1.1 线性ICA 理论
• 2.1.2 含噪ICA 理论
• 2.1.3 ICA 的卷积理论
• 2.2 ICA 理论的可解性分析
• 2.3 ICA 理论的独立性度量
• 2.4 ICA 的常用算法
• 2.4.1 H-J 算法
• 2.4.2 最大熵算法
• 2.4.3 最小互信息和极大似然算法
• 2.4.4 快速ICA（FastICA）算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 检测工艺研究
• 3.1 铜-铜银合金钎焊焊接方法
• 3.1.1 钎焊焊接优势
• 3.1.2 钎焊缺陷分类及形成机理
• 3.2 检测方法的选择
• 3.2.1 考虑检测方法
• 3.2.2 超声波检测方法的确定
• 3.3 超声成像的数学模型
• 3.4 实验方法确定
• 3.4.1 水浸探伤法的特点及探头型式的选择
• 3.4.2 水程的确定
• 3.4.3 超声C 扫描主要参数的确定
• 3.5 选用钎焊接头质量检测系统
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于ICA 理论的图像预处理与图像分割
• 4.1 图像预处理
• 4.1.1 ICA 去噪方法
• 4.1.2 ICA 的算法及实现
• 4.1.3 ICA 消噪结果与分析
• 4.2 图像分割
• 4.2.1 边缘检测
• 4.2.2 区域分割-分水岭函数分割技术
• 4.3 本章小结
• 第5章 图像复原
• 5.1 图像的退化模型
• 5.2 常用的图像复原方法
• 5.2.1 约束复原
• 5.2.2 非约束复原
• 5.2.3 维纳滤波复原
• 5.2.4 迭代滤波盲复原
• 5.3 图像复原处理
• 5.4 利用X 射线检测结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢