一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法技术

本发明专利技术提供了一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，属于胶片特性曲线数学建模技术领域；解决了工业X射线检测中通过手工查询表格、人工计算方式确定胶片特性参数，存在着速度慢、精度低、重复性差、查询难等缺点，由此造成检测试验周期长、工作效率低的问题，包括如下步骤：S1：采集不同型号工业胶片特性曲线的曝光量和黑度对应的数据，并整理；S2：分析工业胶片特性曲线特点，采用n阶多项式回归方法进行拟合，得到工业胶片特性曲线的数学模型；S3：通过最小二乘法和回归分析调节工业胶片特性曲线多项式中的参数，得到工业胶片特性曲线的最优化数学模型；本发明专利技术应用于胶片特性曲线数学建模。数学建模。数学建模。

【技术实现步骤摘要】
一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法


[0001]本专利技术提供了一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，属于胶片特性曲线数学建模


技术介绍

[0002]无损检测是在不破坏和不改变被测物体的物理和化学性质，对被测物体的性质、状态、结构进行高灵敏度检查和高可靠性测试的方式，进而判断其表面和内部的完整型、连续性、安全性以及其他性能指标。
[0003]X射线探伤是无损检测的重要方法，通过射线透照，可以获得被测物体缺陷的直观图像，定性准确甚至可以对长度、宽度、高度进行测量，广泛应用于航空、航天、兵器、船舶以及特种设备等领域。
[0004]X射线透过不同的物质入射到胶片上，其衰减程度不同，这种由于曝光量的不同从而形成的胶片变黑程度不同的变化关系，称为胶片特性曲线。
[0005]在工业射线照相中使用的胶片，主要分为两种类型：增感型胶片和非增感型胶片，由于增感型胶片得到的影像对比度要低一些，所以工业照相检测中一般使用非增感型胶片。
[0006]在工业检测中，合理运用胶片感光特性曲线，是制作高质量底片的关键。灵活使用胶片感光特性曲线，可避免曝光参数选择的盲目性，提高射线检测质量和检测灵敏度。
[0007]现阶段对胶片特性曲线的使用，主要是手工查询胶片生产厂商给出的图表，进而确定试验参数。由于手工查询造成参数选择不当，容易造成底片黑度偏差过大，影响射线检测灵敏度，不能保证被测物体缺陷的有效检出。研究胶片特性曲线即底片黑度和曝光量之间的数学描述，用数学模型计算试验参数，可提高检测精度和效率。
[0008]用数学公式描述工业胶片特性曲线黑度与曝光量的函数关系已有研究，所采用的方法一般都是基于平均梯度法
[1][2][3][4]，但是如果试验精度要求高，此种方法会认为引入误差。
[0009]目前，工业X射线检测中，一般采用手工绘制特性曲线，通过手工查询表格、人工计算方式确定胶片特性参数，存在着速度慢、精度低、重复性差、查询难等缺点，由此造成检测试验周期长、工作效率低，并影响试验数据精度的判定。

技术实现思路

[0010]本专利技术为了解决工业X射线检测中通过手工查询表格、人工计算方式确定胶片特性参数，存在着速度慢、精度低、重复性差、查询难等缺点，由此造成检测试验周期长、工作效率低的问题，提出了一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，包括如下步骤：
[0012]S1：采集不同型号工业胶片特性曲线的曝光量和黑度对应的数据，并整理；
[0013]S2：分析工业胶片特性曲线特点，采用n阶多项式回归方法进行拟合，得到工业胶片特性曲线的数学模型；
[0014]S3：通过最小二乘法调节工业胶片特性曲线多项式中的参数，得到工业胶片特性曲线的最优化数学模型。
[0015]所述步骤S1中不同型号工业胶片特性曲线的曝光量和黑度数值通过人工查询并整理生产厂商给出的胶片图表整理得到，所述工业胶片采用非增感型胶片。
[0016]所述步骤S2中工业胶片特性曲线的特点为：在正常曝光区域，非增感型胶片特性曲线是梯度增大的一段倾斜弧线。
[0017]所述步骤S2中采用n阶多项式回归方法进行拟合，得到工业胶片特性曲线的数学模型的表达式如下：
[0018][0019]上式中：D为底片黑度，H为曝光量，n为多项式阶数，a
i
为多项式系数，N为自然数，lg
i
H表示曝光量H对数值的i次方。
[0020]所述步骤S3中的工业胶片特性曲线的最优化数学模型是通过寻找工业胶片特性曲线多项式不同阶数下多次反复迭代并要求曲线曲率为负的并与测量值的差满足阈值范围的最优结果。
[0021]所述工业胶片特性曲线的最优化数学模型的表达式如下：
[0022][0023][0024]上式中：D
k
为底片黑度拟合计算结果，为底片黑度测量值，为曝光量测量值，D为底片黑度，H为曝光量，n、k为多项式阶数，为多项式系数，N为自然数，N
+
为非负自然数，R
+
为非负实数，H
i
表示曝光率计算值。
[0025]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：
[0026]本专利技术采用曲线拟合结合最优化的方法求解工业胶片特性曲线的近似函数关系式，把胶片特性曲线的近似公式输入计算机来求解特性参数，并通过实验验证该方法的有效性，在误差允许范围内，大大提高了计算速度、计算精度和检验效率，为胶片系统的数字化、智能化提供决策依据。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：
[0028]图1为增感型胶片感光特性曲线；
[0029]图2为非增感型胶片感光特性曲线；
[0030]图3为本专利技术设计方案的流程图；
[0031]图4为本专利技术实施方案的流程图；
[0032]图5为AA400型胶片感光特性拟合曲线图；
[0033]图6为天津Ⅲ感光特性拟合曲线；
[0034]图7为D7胶片感光特性拟合曲线。
具体实施方式
[0035]下面先对本专利技术中涉及到的工业胶片特性曲线的相关概念进行说明。
[0036]①
底片黑度(光学密度)
[0037]底片的黑度是指底片的不透明程度，用来表示金属银使底片变黑的程度，也称为光学密度。
[0038]设入射到底片的光强度为I0，透过底片的光强度为I，记光学密度为D，则光学密度定义为
[5]：＝lg(I0/I)，如图1所示。
[0039]②
胶片特性曲线
[0040]胶片特性曲线是表示相对曝光量与底片黑度之间的关系曲线
[6]。在胶片特性曲线中，横坐标表示X射线的曝光量的对数值，纵坐标表示胶片显影后所得的黑度值，如图1、图2所示。在工业射线检测中一般使用非增感型胶片。
[0041]③
梯度
[0042]胶片的梯度是指胶片对不同曝光量在底片上显示不同黑度差别的固有能力。可用胶片特性曲线上某一点的切线的斜率表示。
[0043]常用特性曲线上两点连线的斜率来表示胶片的平均梯度
[6]：
[0044][0045]④
曲线拟合
[0046]指用连续曲线近似刻画或比拟平面上离散点所表示的坐标之间的函数关系
[7]，在数值分析中，曲线拟合是用解析表达式逼近离散数据，即离散数据的公式化。
[0047]根据上述对工业胶片特性曲线概念的理解，下面根据数学建模方法对工业胶片特性曲线进行拟合，如图3和图4所示，主要包括以下步骤：
[0048]1、系统分析
[0049]理论上胶片曲线的变化趋势如图1所示，但实际应用中，受诸多因素的影响，增感型胶片曲线的变化规律与非增感型(工业胶片)曲线变化趋势并不完全相同，对比图1和图2可以看出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：采集不同型号工业胶片特性曲线的曝光量和黑度对应的数据，并整理；S2：分析工业胶片特性曲线特点，采用n阶多项式回归方法进行拟合，得到工业胶片特性曲线的数学模型；S3：通过最小二乘法和回归分析调节工业胶片特性曲线多项式中的参数，得到工业胶片特性曲线的最优化数学模型。2.根据权利要求1所述的一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，其特征在于：所述步骤S1中不同型号工业胶片特性曲线的曝光量和黑度数值通过人工查询并整理生产厂商给出的胶片图表整理得到，所述工业胶片采用非增感型胶片。3.根据权利要求2所述的一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，其特征在于：所述步骤S2中工业胶片特性曲线的特点为：在正常曝光区域，非增感型胶片特性曲线是梯度增大的一段倾斜弧线。4.根据权利要求3所述的一种工业胶片特性曲线数学模型的优化方法，其特征在于：所述步骤S2中采用n阶多项式回归方法进行验证，得到工业胶片特性曲线的数学模型的表达式如下：上式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，刘小明，韩壮壮，李春光，杜建国，孙涛，上官洛奎，沈云霄，方希，靳秀清，
申请(专利权)人：山西航天清华装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：