工业底片数字化系统关键技术及其应用研究

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随着计算机技术、光电技术和信息处理技术的发展,工业射线检测技术也朝着数字化、自动化、信息化方向迈进。工业底片的光学密度较大,宽容度也较大,而且工业底片容易磨损,在图像的保存和交流上也得到了限制,因此人们需要新的方法来保存工业底片上的信息,工业底片数字化系统就是在这样的需求基础上发展而来的,通过工业底片数字化系统可以完成对工业底片信息的采集,有利于底片信息的保存和交流。  本文针对基于线阵CCD的工业底片数字化系统的关键技术进行了研究,其中着重对工业底片数字化系统的控制系统、工业底片图像处理技术及其特定的工程应用进行了研究。  本文采用ARM+FPGA的嵌入式系统方式构建了底片数字化设备的控制系统硬件部分,包括四轴运动控制模块、线阵CCD外触发模块、通讯模块、数字I/O模块及电源等模块。在硬件设计的基础上,采用主从控制模式构建了其软件,上位机为工业PC,其软件采用MFC构建;下位机为如前所述的ARM+FPGA嵌入式系统,上位机与下位机之间采用网口通讯,运行Modbus-TCP协议。在下位机中,ARM负责通讯与程序控制、FPGA负责运动控制脉冲的发生、编码器位置信号的接收、CCD行触发脉冲发生、外围输入设备状态感知和输出设备动作驱动等任务。整套设计保证了控制的实时性和功能的灵活性,满足了工业底片数字化扫描的要求。  本文同时对工业底片数字化图像的处理算法进行了研究,在底片图像的去噪处理中,采用了中值滤波算法去除点噪声;采用频域高斯陷波滤波去除由于线阵CCD像素单元特性不均匀性造成的线噪声,该方法在去噪的同时,使底片中的有用信号得到了保留。细微缺陷是工业底片中常见的缺陷类型,而这些缺陷在底片评定中极容易被漏检,本文研究了灰度形态学算法对底片中细微缺陷的增强作用,结果表明采用低帽变换和高帽变换可以有效地增强工业底片中的细微缺陷,为后续的缺陷搜寻和缺陷提取提供了便利条件。  本文最后针对一种特定的工业底片判别问题(套管对中检测),开发了一套图像处理算,通过灰度拉伸、高斯平滑、边缘检测等图像处理算法实现了内外管对中的测量,其测量精度为0.08mm,较之手工测量,提高了精度和效率。
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