一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法技术

本发明专利技术公开了一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，包括以下步骤：S1.超声无损检测设备沿扫查路径上每一个采样位置进行数据检测，获取各采样位置对应的A扫数据，并形成原始二维数组；S2.将原始二维数组作为图像显示，此时结构化噪声具有明显的几何特征，根据结构化噪声的几何特征构建数字滤波器；S3.利用构建的数字滤波器对二维原始数据进行滤波，实现原始二维数组的二维离散卷积操作；S4.对数字滤波器处理后的数据，进行波幅阈值二值化函数处理；S5.对部分离散、呈散点状的背景噪声信号进行剔除。本发明专利技术针对超声脉冲、回波数据中存在的结构化噪声，进行了针对性的滤除，且不影响真实缺陷所对应的信号，提高了超声无损检测的准确性。

A Digital Filtering Method for Structural Noise of Ultrasound Nondestructive Testing Data

The invention discloses a digital filtering method for structural noise of ultrasonic nondestructive testing data, which includes the following steps: S1. The ultrasonic nondestructive testing equipment carries out data detection along each sampling position on the scanning path, obtains A-scan data corresponding to each sampling position, and forms the original two-dimensional array; S2. The original two-dimensional array is taken as a graph. The image shows that the structured noise has obvious geometric characteristics at this time, and the digital filter is constructed according to the geometric characteristics of the structured noise; S3. The two-dimensional discrete convolution operation of the original two-dimensional array is realized by filtering the two-dimensional original data with the constructed digital filter; S4. The data processed by the digital filter is processed to wave. Amplitude threshold binarization function processing; S5. Eliminate some discrete and scattered background noise signals. The invention filters the structured noise existing in the ultrasonic pulse and echo data pertinently without affecting the signal corresponding to the real defect, and improves the accuracy of ultrasonic nondestructive testing.

【技术实现步骤摘要】
一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法
本专利技术涉及超声无损检测，特别是涉及一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法。
技术介绍
超声脉冲-回波检测材料内部缺陷的技术中，对缺陷的判定是基于回波幅值大小。当回波幅值超过给定的阈值时，则认为该信号点在结构物理位置处存在缺陷；脉冲-回波信号数据是对超声波传播路径上各点的累积效应，如图1所示，A点位置的信号，实际上传感器激发的超声波传播到A点并返回到传感器时的采样信号，因此，其中也包含了材料内部的微观组织结构(如晶粒尺寸、局部各向异性)对超声波的影响。此外，结构在制备过程中(如铸造、锻造、表面处理)产生的结构化材料不连续，也造成了超声波信号的影响。这些影响直接关系到对缺陷和判定和最终定量，对超声无损检测的准确性带来了不利影响，必须能够判定给定的信号是否为噪声，并进一步剔除其影响，才能得到准确的检测结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，针对超声脉冲、回波数据中存在的结构化噪声，进行了针对性的滤除，且不影响真实缺陷所对应的信号，提高了超声无损检测的准确性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，包括以下步骤：S1.超声无损检测设备沿扫查路径上每一个采样位置进行数据检测，获取各采样位置对应的A扫数据，并形成原始二维数组；S2.将原始二维数组作为图像显示，此时结构化噪声具有明显的几何特征，根据结构化噪声的几何特征构建数字滤波器；S3.利用构建的数字滤波器对二维原始数据进行滤波，该滤波等价于使用数字滤波器的数组，对原始二维数组做二维离散卷积操作；S4.对数字滤波器处理后的数据，进行波幅阈值二值化函数处理；S5.对部分离散、呈散点状的背景噪声信号进行剔除。进一步地，所述步骤S1包括：在扫查路径的第一个采样位置，超声无损检测设备通过探头发射和接收超声波，获取并记录一维时间信号，记为该采样位置的A扫数据；探头沿着扫查路径移动到下一个采样位置进行超声波收发，获取该位置的A扫数据；依次地，超声无损检测设备获得扫查路径上每一个采样位置对应的A扫数据，并将各个A扫数据堆叠形成原始二维数组。进一步地，所述步骤S4包括：给定一个预设的百分比阈值α，对于数字滤波器处理后的图像数据，全部像素根据公式二值函数进行操作：其中I(x)是x索引的像素幅值，Imax是全局最大幅值，J(x)是x索引的结果。进一步地，所述步骤S5包括：从波幅阈值二值化函数处理后的数据中，确定存在背景噪声信号的散点区域；给定一个预设的面积像素阈值β，对每个联通的散点区域，如果联通的散点区域所占像素总数小于β，则剔除该联通区域，否则保留。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对超声脉冲、回波数据中存在的结构化噪声，进行了针对性的滤除，且不影响真实缺陷所对应的信号，提高了超声无损检测的准确性。附图说明图1为超声无损检测的脉冲回波检测原理示意图；图2为本专利技术的方法流程图；图3为实施例中超声检测的二维化数组及结构化噪声示意图；图4为实施例中结构化噪声数字滤波器示意图；图5为实施例中应用结构化噪声数字滤波器后的原始图像结果；图6为实施例中应用波幅阈值二值化函数后的处理结果；图7为实施例中最终的超声无损检测结果示意图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图2所示，一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，包括以下步骤：S1.超声无损检测设备沿扫查路径上每一个采样位置进行数据检测，获取各采样位置对应的A扫数据，并形成原始二维数组；具体地，所述步骤S1包括：在扫查路径的第一个采样位置，超声无损检测设备通过探头发射和接收超声波，获取并记录一维时间信号，记为该采样位置的A扫数据；探头沿着扫查路径移动到下一个采样位置进行超声波收发，获取该位置的A扫数据；依次地，超声无损检测设备获得扫查路径上每一个采样位置对应的A扫数据，并将各个A扫数据堆叠形成原始二维数组。S2.将原始二维数组作为图像显示，此时结构化噪声具有明显的几何特征，在本申请的实施例中，二维化数组及结构化噪声如图3所示，竖直方向的浅色条纹带均为结构化噪声；根据结构化噪声的几何特征构建数字滤波器，该数字滤波器需要对这类噪声有明显的抑制作用，在本申请的实施例中，构建的数字滤波器如图4所示。S3.利用构建的数字滤波器对二维原始数据进行滤波，该滤波等价于使用数字滤波器的数组，对原始二维数组做二维离散卷积操作，得到如图5所示的滤波结果；S4.对数字滤波器处理后的数据，进行波幅阈值二值化函数处理：给定一个预设的百分比阈值α，对于数字滤波器处理后的图像数据，全部像素根据公式二值函数进行操作：其中I(x)是x索引的像素幅值，Imax是全局最大幅值，J(x)是x索引的结果；当预设百分比阈值为α＝5％时，应用波幅阈值二值化函数后的处理结果如图6所示。由图6可见，图像的右侧和左侧仍然可以看到有部分离散、呈散点状的背景噪声信号，需要对这些区域应用区域面积阈值函数处理，实现这些离散、呈散点状的背景噪声数据剔除。S5.对部分离散、呈散点状的背景噪声信号进行剔除：从波幅阈值二值化函数处理后的数据中，确定存在背景噪声信号的散点区域；给定一个预设的面积像素阈值β，对每个联通的散点区域，如果联通的散点区域所占像素总数小于β，则剔除该联通区域，否则保留。以预设面积阈值β＝50为例，进行区域面积阈值函数处理后的结果如图7所示，白色高亮框中所示的为缺陷。其他离散、呈散点状的剩余噪声在应用函数后已被剔除；对比图3和图7可见，本专利技术方法能够有效地剔除超声无损检测数据的结构化噪声，同时保留缺陷信息。因此应用本专利技术方法能够极大地提高缺陷检测和识别的效率及可靠性。需要说明的是，本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本专利技术的实施方法，应被理解为本专利技术的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本专利技术公开的这些技术启示做出各种不脱离本专利技术实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.超声无损检测设备沿扫查路径上每一个采样位置进行数据检测，获取各采样位置对应的A扫数据，并形成原始二维数组；S2.将原始二维数组作为图像显示，此时结构化噪声具有明显的几何特征，根据结构化噪声的几何特征构建数字滤波器；S3.利用构建的数字滤波器对二维原始数据进行滤波，该滤波等价于使用数字滤波器的数组，对原始二维数组做二维离散卷积操作；S4.对数字滤波器处理后的数据，进行波幅阈值二值化函数处理；S5.对部分离散、呈散点状的背景噪声信号进行剔除。

【技术特征摘要】
1.一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.超声无损检测设备沿扫查路径上每一个采样位置进行数据检测，获取各采样位置对应的A扫数据，并形成原始二维数组；S2.将原始二维数组作为图像显示，此时结构化噪声具有明显的几何特征，根据结构化噪声的几何特征构建数字滤波器；S3.利用构建的数字滤波器对二维原始数据进行滤波，该滤波等价于使用数字滤波器的数组，对原始二维数组做二维离散卷积操作；S4.对数字滤波器处理后的数据，进行波幅阈值二值化函数处理；S5.对部分离散、呈散点状的背景噪声信号进行剔除。2.根据权利要求1所述的一种超声无损检测数据的结构噪声数字滤波方法，其特征在于：所述步骤S1包括：在扫查路径的第一个采样位置，超声无损检测设备通过探头发射和接收超声波，获取并记录一维时间信号，记为该采样位置的A扫数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：关雪飞，
申请(专利权)人：北京领示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11