药柱X射线数字成像检测图像处理系统的研究

论文摘要

药柱作为一种军工用品，其质量、外形必须严格符合国家军用标准的要求。由于药柱的装药过程复杂，受各种因素的影响，不能完全避免夹杂、缩孔、气孔、裂纹等缺陷的出现。当这些缺陷超出一定的范围，将会破坏弹药的力学性能、燃烧性能和安全性能，导致后期膛炸或早炸等危险事故发生。X射线数字成像检测技术作为一种方便、可靠的无损检测方法，在兵器企业药柱缺陷检测中得到广泛应用。论文中针对企业生产情况和对药柱检测精度、速度的要求，选择了基于图像增强器的实时成像系统，介绍了系统及成像核心器件的工作原理，对影响成像质量的因素进行了分析和校正方案研究。论文的主要工作是在VC++6.0平台上开发基于图像采集卡的图像采集和处理系统软件，实现了图像多帧平均采集和视频的采集及保存。图像处理部分包括预处理、图像分割和图像分析三大模块。图像预处理模块，采用了传统的降噪方法——多帧叠加和KNN中值滤波，平滑药柱射线图像噪声效果理想；使用灰度变换、直方图均衡和同态滤波对药柱图像进行增强，有效改善了图像对比度，并提出一种高频强调滤波和直方图均衡相结合的方法，使增强后缺陷的边缘更加清晰。图像分割模块基于边缘检测和阈值的方法，用传统边缘检测算子和基于小波模极大值的边缘检测方法进行实验，结果表明，后者能得到清晰、准确的边缘；基于区域的自适应阈值分割方法，能够排除药柱背景的干扰，准确分割出缺陷区域。图像分析模块实现缺陷周长、面积等几何特征的测量和自动显示，并实现了行/列灰度的动态扫描功能，方便检测人员检测分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 药柱检测技术及 X 射线检测技术的发展现状
• 1.2.1 药柱缺陷检测技术的发展现状
• 1.2.2 X 射线检测技术的发展现状
• 1.2.3 数字图像处理技术在射线检测中的应用
• 1.3 本论文工作安排
• 第二章 药柱 X 射线数字成像检测系统方案
• 2.1 系统工作原理及技术指标
• 2.1.1 药柱 X 射线检测系统的工作原理
• 2.1.2 系统总体结构及技术指标
• 2.2 系统硬件组成及其对成像质量的影响
• 2.2.1 X 射线源及其检测原理
• 2.2.2 X 射线图像增强器
• 2.2.3 CCD 相机
• 2.2.4 图像采集卡
• 2.2.5 机械装置
• 2.2.6 硬件设备对系统成像质量的影响
• 2.3 射线实时成像系统性能评价方法
• 2.3.1 透度灵敏度
• 2.3.2 图像清晰度与图像分辨率
• 2.4 本章小结
• 第三章 药柱射线图像预处理技术研究
• 3.1 系统噪声分析和不均匀性校正
• 3.1.1 图像噪声描述
• 3.1.2 系统噪声来源分析
• 3.1.3 系统不均匀性校正方案设计
• 3.2 图像平滑技术研究
• 3.2.1 多帧叠加平均法
• 3.2.2 K 近邻中值滤波
• 3.3 图像增强技术
• 3.3.1 空域增强算法
• 3.3.1.1 灰度变换
• 3.3.1.2 直方图均衡
• 3.3.1.3 图像梯度锐化
• 3.3.2 频域图像增强算法
• 3.3.2.1 同态滤波
• 3.3.2.2 本文的图像增强算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 药柱缺陷图像分割算法的研究
• 4.1 图像分割基础理论
• 4.2 基于边缘检测的分割算法
• 4.2.1 基于传统边缘检测的分割方法
• 4.2.2 基于小波模极大值的边缘检测
• 4.2.2.1 小波相关理论
• 4.2.2.2 小波模极大值边缘检测
• 4.3 基于阈值的分割算法
• 4.3.1 常用的阈值分割方法
• 4.3.2 基于区域的自适应阈值分割
• 4.4 本章小结
• 第五章 药柱 X 射线检测实时成像软件系统设计
• 5.1 软件系统总体框架介绍
• 5.1.1 软件功能模块
• 5.1.2 系统工作流程
• 5.2 图像采集及处理软件模块介绍
• 5.2.1 软件模块功能介绍
• 5.2.2 软件模块关键技术实现
• 5.3 本章小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢