一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备技术方案

本发明专利技术提出了一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备，涉及无损检测以及图像处理领域，通过训练好的腐蚀分割模型，对腐蚀金属的原始X射线图像进行腐蚀分割，得到腐蚀缺陷二值掩码；将腐蚀金属的原始X射线图像和腐蚀缺陷二值掩码输入到训练好的腐蚀修复模型中进行腐蚀修复，得到修复后的金属X射线图像；基于腐蚀金属的原始X射线图像与修复后的金属X射线图像，利用灰度值与透射材料厚度的指数关系，得到包含稠密腐蚀深度信息的腐蚀深度图；本发明专利技术对腐蚀金属的原始X射线图像中的腐蚀区域进行分割及修复，自动计算稠密金属腐蚀深度，从而有效突破以往缺陷检测算法无法自动估计稠密腐蚀深度的技术瓶颈。法自动估计稠密腐蚀深度的技术瓶颈。法自动估计稠密腐蚀深度的技术瓶颈。

【技术实现步骤摘要】
一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备


[0001]本专利技术属于无损检测以及图像处理领域，尤其涉及一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]近年来，现代工业正迅速向自动化、智能化方向发展，自动缺陷及问题检测是其中重要的一环；金属作为一种重要材料广泛应用于桥梁、船舶、机床等多种日常生活生产设备，然而金属在服役过程中不可避免与水、空气等介质进行接触，进而发生腐蚀；腐蚀会显著降低材料强度，缩短使用寿命，甚至造成重大安全事故，及时有效地腐蚀检测是降低因腐蚀带来的安全隐患及经济损失的重要措施之一。
[0004]当前，常用的腐蚀检测方法有：涡流检测法、热成像检测法、漏磁检测法、超声检测法等等，然而以上方法要么仅适用于裸露的表面腐蚀，要么不能直观显示腐蚀缺陷的形状和大小；X射线检测法因其良好的穿透性和直观性而得到广泛应用，该方法利用材料密度或厚度不同对于射线吸收程度不同的原理，获得反映被检器件内部结构的射线图像，从而进行缺陷检测；X射线检测的原理如下：由X射线发生器发出X射线，X射线穿透被检物体后，由成像探测器接收并经模数转换形成数字图像，X射线图像可以直观显示缺陷位置、形状、大小等重要腐蚀信息；综上，X射线检测法具有良好的穿透性和直观性，因此适用于金属腐蚀缺陷精确检测。
[0005]目前，基于X射线的缺陷自动检测方法已成功应用于铸件缺陷、焊缝缺陷、航天器复合结构缺陷、轮毂缺陷等多个缺陷检测领域；然而，以往算法主要以图像分类、目标检测或图像分割形式处理缺陷检测问题，无法进行腐蚀深度估计；腐蚀深度是反映金属腐蚀程度的重要参数，因此腐蚀深度的准确估计对于保护人们的生命财产安全具有重要意义，而现有基于X射线的缺陷深度检测方法强烈依赖人机交互，并且只能获得人工选取局部区域的平均缺陷深度，无法获得腐蚀区域稠密的腐蚀深度分布图。
[0006]上述分析可见：现有缺陷检测算法无法检测稠密腐蚀深度，进而无法利用稠密腐蚀深度信息做进一步量化分析。实现稠密金属腐蚀深度自动计算可以突破现有缺陷检测方法的技术瓶颈，大力推进金属设备腐蚀检测自动化的发展。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法、系统、介质和设备，对X射线图像中的腐蚀区域进行分割及修复，自动计算稠密金属腐蚀深度，从而有效克服以往缺陷检测算法无法自动估计稠密腐蚀深度的技术瓶颈。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法。
[0009]一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，包括：通过训练好的腐蚀分割模型，对腐蚀金属的原始X射线图像进行腐蚀分割，得到腐蚀缺陷二值掩码；将腐蚀金属的原始X射线图像和腐蚀缺陷二值掩码输入到训练好的腐蚀修复模型中进行腐蚀修复，得到修复后的金属X射线图像；基于腐蚀金属的原始X射线图像与修复后的金属X射线图像，利用灰度值与透射材料厚度的指数关系，计算腐蚀深度，得到包含稠密腐蚀深度信息的腐蚀深度图，所述腐蚀深度图与腐蚀金属的原始X射线图像具有相同尺寸，其中每个像素点的像素值表示该像素位置的腐蚀深度；其中，腐蚀分割模型和腐蚀修复模型采用基于像素级腐蚀深度标注的虚拟腐蚀金属X射线图像数据集进行训练；所述虚拟腐蚀金属X射线图像数据集的构建，是基于生成对抗网络生成虚拟腐蚀单元等高线图，在虚拟腐蚀单元等高线图上进行插值，得到虚拟腐蚀单元，将真实的无腐蚀金属X射线图像与虚拟腐蚀单元进行融合，得到虚拟腐蚀金属X射线图像及其对应的像素级腐蚀深度真值标注图。
[0010]进一步的，所述腐蚀金属的原始X射线图像，是X射线成像设备拍摄得到的腐蚀金属材料的X射线灰度图像。
[0011]进一步的，所述腐蚀分割模型，以YOLOV8为主干网络，通过特征提取、多尺度特征融合、目标实例分割和实例分割结果融合，得到腐蚀缺陷二值掩码。
[0012]进一步的，所述腐蚀缺陷二值掩码，是一幅与原始X射线图像相同尺寸的黑白二值图像，腐蚀区域每个像素点的像素值为1，正常区域每个像素点的像素值为0。
[0013]进一步的，所述腐蚀修复模型，以图像修复算法Large Mask Inpainting为主干网络，修复腐蚀缺陷二值掩码标识出的腐蚀区域，获得修复后的金属X射线图像。
[0014]进一步的，所述腐蚀修复模型，采用一个包含低分辨率修复分支和高分辨率修复分支的修复架构，两个分支使用相同的修复网络处理不同分辨率的输入。
[0015]进一步的，所述修复网络，首先对腐蚀金属原始X射线图像和腐蚀缺陷二值掩码的合并图进行下采样处理；然后通过基于快速傅里叶卷积构建的残差模块，获得覆盖整幅图像的大尺度感受野下的图像特征；最后使用基于转置卷积构建的上采样模块对图像特征进行上采样处理，得到修复后的图像。
[0016]进一步的，所述得到包含稠密腐蚀深度信息的腐蚀深度图，具体为：（1）估算每个像素的腐蚀深度，公式为：其中，表示腐蚀金属原始X射线图像中第个像素的灰度值，，表示图像中的像素个数，表示修复后X射线图像中第个像素的灰度值，，表示衰减系数；（2）基于每个像素点的腐蚀深度，得到像素级的腐蚀深度图。
[0017]进一步的，所述将真实的无腐蚀金属X射线图像与虚拟腐蚀单元进行融合，具体为:
将真实的无腐蚀金属X射线图像进行前景分割，得到前景区域，即被检测金属材料所在区域，在前景区域中生成虚拟腐蚀区域，用来随机放置虚拟腐蚀单元，经过放置、填充、叠加、归一化和图像融合，得到虚拟腐蚀金属X射线图像及其对应的像素级腐蚀深度真值标注图。
[0018]本专利技术第二方面提供了一种稠密金属腐蚀深度自动计算系统。
[0019]一种稠密金属腐蚀深度自动计算系统，包括腐蚀分割模块、腐蚀修复模块和腐蚀深度计算模块：腐蚀分割模块，被配置为：通过训练好的腐蚀分割模型，对腐蚀金属的原始X射线图像进行腐蚀分割，得到腐蚀缺陷二值掩码；腐蚀修复模块，被配置为：将腐蚀金属的原始X射线图像和腐蚀缺陷二值掩码输入到训练好的腐蚀修复模型中进行腐蚀修复，得到修复后的金属X射线图像；腐蚀深度计算模块，被配置为：基于腐蚀金属的原始X射线图像与修复后的金属X射线图像，利用灰度值与透射材料厚度的指数关系，计算腐蚀深度，得到包含稠密腐蚀深度信息的腐蚀深度图，所述腐蚀深度图与腐蚀金属的原始X射线图像具有相同尺寸，其中每个像素点的像素值表示该像素位置的腐蚀深度；其中，腐蚀分割模型和腐蚀修复模型采用基于像素级腐蚀深度标注的虚拟腐蚀金属X射线图像数据集进行训练；所述虚拟腐蚀金属X射线图像数据集的构建，是基于生成对抗网络生成虚拟腐蚀单元等高线图，在虚拟腐蚀单元等高线图上进行插值，得到虚拟腐蚀单元，将真实的无腐蚀金属X射线图像与虚拟腐蚀单元进行融合，得到虚拟腐蚀金属X射线图像及其对应的像素级腐蚀深度真值标注图。本专利技术第三方面提供了计算机可读本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，包括：通过训练好的腐蚀分割模型，对腐蚀金属的原始X射线图像进行腐蚀分割，得到腐蚀缺陷二值掩码；将腐蚀金属的原始X射线图像和腐蚀缺陷二值掩码输入到训练好的腐蚀修复模型中进行腐蚀修复，得到修复后的金属X射线图像；基于腐蚀金属的原始X射线图像与修复后的金属X射线图像，利用灰度值与透射材料厚度的指数关系，计算腐蚀深度，得到包含稠密腐蚀深度信息的腐蚀深度图，所述腐蚀深度图与腐蚀金属的原始X射线图像具有相同尺寸，其中每个像素点的像素值表示该像素位置的腐蚀深度；其中，腐蚀分割模型和腐蚀修复模型采用基于像素级腐蚀深度标注的虚拟腐蚀金属X射线图像数据集进行训练；所述虚拟腐蚀金属X射线图像数据集的构建，是基于生成对抗网络生成虚拟腐蚀单元等高线图，在虚拟腐蚀单元等高线图上进行插值，得到虚拟腐蚀单元，将真实的无腐蚀金属X射线图像与虚拟腐蚀单元进行融合，得到虚拟腐蚀金属X射线图像及其对应的像素级腐蚀深度真值标注图。2.如权利要求1所述的一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，所述腐蚀金属的原始X射线图像，是X射线成像设备拍摄得到的腐蚀金属材料的X射线灰度图像。3.如权利要求1所述的一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，所述腐蚀分割模型，以YOLOV8为主干网络，通过特征提取、多尺度特征融合、目标实例分割和实例分割结果融合，得到腐蚀缺陷二值掩码。4.如权利要求1所述的一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，所述腐蚀缺陷二值掩码，是一幅与腐蚀金属原始X射线图像相同尺寸的黑白二值图像，腐蚀区域每个像素点的像素值为1，正常区域每个像素点的像素值为0。5.如权利要求1所述的一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，所述腐蚀修复模型，以图像修复算法Large Mask Inpainting为主干网络，修复腐蚀缺陷二值掩码标识出的腐蚀区域，获得修复后的金属X射线图像。6.如权利要求1所述的一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，所述腐蚀修复模型，采用一个包含低分辨率修复分支和高分辨率修复分支的修复架构，两个分支使用相同的修复网络处理不同分辨率的输入。7.如权利要求6所述的一种稠密金属腐蚀深度自动计算方法，其特征在于，所述修复网络，首先对腐蚀金属原始X射线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪港，赵晓梅，管勇，张鑫雨，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：