基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，包括：从待测试件中选取识别区域；对检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量；通过水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平分量；通过垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直分量；将漏磁信号法向分量、伪漏磁信号水平分量和伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；选取预设阈值，得到缺陷识别轮廓。该方法可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而构建伪三维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有更高的求解精度和更好的识别效果。

Defect contour recognition method of Pseudo 3D magnetic leakage signal based on normal component

【技术实现步骤摘要】
基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法
本专利技术涉及无损检测
，特别涉及一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法。
技术介绍
漏磁检测是较常用的无损检测方法之一，广泛应用于油气管道、储罐底板等铁磁性被测试件的缺陷检测与安全评估中，基于漏磁检测信号实现缺陷轮廓识别对于被测试件的检测与评估具有重要意义。近年来，随着漏磁检测技术的不断进步与提高，缺陷检测与安全评估要求的日益严格，仅采用一维漏磁检测信号进行缺陷分析已无法满足对缺陷识别精度的要求，需要基于三维漏磁检测数据进行分析处理以提供更加丰富的缺陷轮廓信息，提高识别精度。但是三维漏磁检测相较于一维漏磁检测，需要多采用两倍数量的磁传感器，且对三维漏磁信号的采集位置和精度要求较高，大大增加了漏磁检测装置的研制成本和设计难度。因此，若能在仅采集一维漏磁信号的基础上，从一维漏磁信号中衍生出可近似等效的三维漏磁信号，再基于等效的三维漏磁信号进行缺陷分析和轮廓识别，从原理上可以在保证在不增加漏磁检测装置的研制成本和复杂度的情况下，有效提高缺陷识别精度。然而，目前尚无对这种三维漏磁信号衍生技术及相关缺陷轮廓识别方法的研究。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，该方法可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而构建伪三维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有更高的求解精度和更好的识别效果。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，包括以下步骤：获取待测试件，并从所述待测试件中选取识别区域，其中，所述识别区域内包含单个缺陷；通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域，得到所述识别区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对所述检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量；将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的水平差分信号，并通过所述水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平分量；将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的垂直差分信号，并通过所述垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直分量；将所述漏磁信号法向分量、所述伪漏磁信号水平分量和所述伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；选取预设阈值，以对所述合成漏磁信号进行二值化处理，并对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，得到缺陷识别轮廓。本专利技术实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而构建伪三维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有更高的求解精度和更好的识别效果。另外，根据本专利技术上述实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述待测试件包括油气管道和储罐底板，其中，在通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域之前，还包括：通过直流磁化场对所述待测试件进行饱和磁化处理。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述伪漏磁信号水平分量对应的水平方向在所述扫描平面上沿所述待测试件的磁化方向，所述伪漏磁信号垂直分量对应的垂直方向在所述扫描平面上垂直于所述待测试件的磁化方向，所述漏磁信号法向分量对应的法线方向垂直于所述扫描平面，且所述水平方向、所述垂直方向和所述法线方向满足三维笛卡尔坐标系的右手定则。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，进一步包括：获取满足第一预设条件的第一信号矩阵进行卷积运算，所述水平差分信号满足以下公式，所述公式为：Dx＝Gx*Bz，其中，Dx为所述水平差分信号，Gx为算子模板，Bz为所述信号矩阵，*表示卷积运算。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，进一步包括：获取第二预设条件的第二信号矩阵进行卷积运算，所述垂直差分信号满足以下公式，所述公式为：Dx＝Gy*Bz。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述算子模板为Prewitt算子模板或Sobel算子模板。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，通过以下公式进行伪三维漏磁信号合成操作，所述公式为：B(x,y)＝Bx′(x,y)+abs[By′(x,y)]+abs[Bz(x,y)]，其中，B(x,y)为所述合成漏磁信号，Bx′(x,y)为所述伪漏磁信号水平分量，By′(x,y)为所述伪漏磁信号垂直分量，Bz(x,y)为所述漏磁信号法向分量，abs[·]表示取绝对值操作。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述预设阈值处于所述合成漏磁信号的最大值的40％～60％之间。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述合成漏磁信号进行二值化处理，进一步包括：将所述合成漏磁信号的区域划分为“0-1”区域，得到所述二值图像，其中，若所述合成漏磁信号的信号值小于所述预设阈值时，所述信号值所对应的区域为“0”区域，并在所述二值图像中显示为黑色；若所述合成漏磁信号的信号值大于或等于所述预设阈值时，所述信号值所对应的区域为“1”区域，并在所述二值图像中显示为白色。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，述对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，进一步包括：沿所述水平方向依次提取所述二值图像中“1”区域的左边界和右边界，并将所述左边界与所述右边界水平连接后得到的连续区域作为最终识别的缺陷区域，其中，所述左边界和所述右边界分别是所述二值图像中“1”区域的水平方向上最左边的“1”像素点连接成的边界和最右边的“1”像素点连接成的边界。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的凸状缺陷漏磁信号法向分量的信号强度示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的凸状缺陷伪漏磁信号水平分量的信号强度示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的凸状缺陷伪漏磁信号垂直分量的信号强度示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的凸状缺陷合成漏磁信号的信号强度示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的采用伪三维漏磁信号得到的缺陷轮廓识别结果示意图；图7为根据本专利技术一个实施例的仅采用一维漏磁信号得到的缺陷轮廓识别结果示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法。图1是本专利技术一个实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法的流程图。如图1所示，该基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测试件，并从所述待测试件中选取识别区域，其中，所述识别区域内包含单个缺陷；通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域，得到所述识别区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对所述检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量；将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的水平差分信号，并通过所述水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平分量；将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的垂直差分信号，并通过所述垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直分量；将所述漏磁信号法向分量、所述伪漏磁信号水平分量和所述伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；以及选取预设阈值，以对所述合成漏磁信号进行二值化处理，并对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，得到缺陷识别轮廓。

【技术特征摘要】
1.一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测试件，并从所述待测试件中选取识别区域，其中，所述识别区域内包含单个缺陷；通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域，得到所述识别区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对所述检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量；将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的水平差分信号，并通过所述水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平分量；将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的垂直差分信号，并通过所述垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直分量；将所述漏磁信号法向分量、所述伪漏磁信号水平分量和所述伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；以及选取预设阈值，以对所述合成漏磁信号进行二值化处理，并对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，得到缺陷识别轮廓。2.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述待测试件包括油气管道和储罐底板，其中，在通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域之前，还包括：通过直流磁化场对所述待测试件进行饱和磁化处理。3.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述伪漏磁信号水平分量对应的水平方向在所述扫描平面上沿所述待测试件的磁化方向，所述伪漏磁信号垂直分量对应的垂直方向在所述扫描平面上垂直于所述待测试件的磁化方向，所述漏磁信号法向分量对应的法线方向垂直于所述扫描平面，且所述水平方向、所述垂直方向和所述法线方向满足三维笛卡尔坐标系的右手定则。4.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，进一步包括：获取满足第一预设条件的第一信号矩阵进行卷积运算，所述水平差分信号满足以下公式，所述公式为：Dx＝Gx*Bz，其中，Dx为所述水平差分信号，Gx为算子模板，Bz为所述信号矩阵，*表示卷积运算。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松岭，彭丽莎，赵伟，王珅，李世松，邹军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11