[发明专利]放大倍率可变的工业X射线底片数字化细节观察仪

说明书

技术领域

本发明是一种放大倍率可变的工业X射线底片数字化细节观察仪，用于实现对工业焊缝检测X射线底片的数字化处理。

背景技术

自从X射线检测技术出现以来，X射线检测数字化技术就一直受到关注。随着传统装备制造业向信息化，智能化的提升与发展，提出了对工业X射线底片的数字化图像获取，存储管理及其自动化评定的需求，其中，作为信息化的第一步，实现X射线底片的无损(不丢失评定信息，无失真)、长期、有效的保存、传输和管理，对X射线底片数字化图像获取及缺陷信息的自动获取技术的研究显得尤为紧迫。

已往的X射线底片数字化方法有以下一些形式：一是采用基于制式摄像机对X射线底片扫描采集将其转换为全电视视频信号进入图像采集卡，经过图像采集卡量化为一帧数字图像，并将结果存放在帧存储器中，其中图像采集卡由一个A/D转换器，输入输出查找表LUT和两个512×512象素的帧存储器组成。在进行图像处理的同时，该系统同时可以进行图像的显示。由于基于帧频的图像采集系统需要针对帧存进行“读”和“写”操作，速度受到很大的限制，而且图像的质量比较差。较多的研究主要集中在后继的图像处理方面。从已获取的图像信息来看，由于分辨率较低，底片上大量的细微缺陷，如微小裂纹，都在数字化的过程中丢失了。大多数底片数字化系统研究的采像镜头，都采用普通的标准镜头，在光学成像过程中，物距，像距，焦距均不可变，导致了成像放大倍率不可调节，也使得整个系统无法实现较高的分辨率。整个数字化的过程中，调焦，对焦等操作均由人为控制，也难免带来一些不必要的误差。

近年来，采用线阵摄像头和线性光源实现的底片数字化扫描方案已得到应用，主要是针对底片缺陷信息较为明显的细长底片所研制的。在底片扫描过程中，扫描的分辨率，扫描的动态范围的实时调节都受到限制。针对一些密度大，动态范围大，以及一些有局部微小信息的X射线工业底片，很难实现获取细节图像信息。

因此，需要一种专门针对X射线工业底片实现局部信息细节观察的数字化系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作者可以通过计算机发出控制指令，驱动运动系统，实现对底片采像的缩放并能自动对焦的工业X射线底片的数字化装置，以观察底片的局部细节。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：设计一套放大倍率可变的工业X射线底片数字化细节观察仪，包括光源、镜头、与镜头相连的工业数字摄像头、与数字摄像头连接的计算机；还包括位于光源前面的可放置工业X射线底片的聚光罩、能使数字摄像头移动的移动机构、能够对镜头调焦的对焦机构、在计算机控制下可驱动移动机构和对焦机构的步进电机控制器；其中，所述聚光罩由漫反射透光板或菲涅尔透镜及框架构成；移动机构包括可安置数字摄像头的升降滑块、与升降滑块通过丝杠连接的平移台8、带动丝杠旋转的步进电机5A；所述对焦机构为步进电机5B通过对焦齿轮组合带动镜头调焦；所述步进电机控制器与步进电机5A、5B及计算机连接；另外，所述计算机含有清晰度判断及自动调焦程序。

所述光源采用4颗大功率LED及电源组成面阵白光冷光源。并且采用两种发光模式：1)小功率持续照明；2)与数字摄像头联动大功率瞬间照明。

所述镜头采用三可变微距镜头(焦距可变，光圈可变，放大倍率可变)。

所述数字摄像头采用工业用大动态CMOS面阵数字摄像头。

本方案中的计算机中设计有清晰度判断及自动调焦程序，程序采用如下方法编制：

1)对图像做二维傅里叶变换，得到图像的频谱图；

2)以频谱图中点为圆心，图像高度为直径做一个圆；

3)将圆内的频谱图灰度值相加得到函数值；

4)记录当前的函数值，使步进电机正转一步；重复步骤1)至3)；将新的函数值与记录的函数值做比较，当函数值大于记录的函数值，再次执行步骤4)；当函数值小于记录的函数值，转至步骤5)；

5)记录当前的函数值，使步进电机反转一步；重复步骤1)至3)；将新的函数值与记录的函数值做比较，当函数值大于记录的函数值，再次执行步骤5)；当函数值小于记录的函数值，转至步骤6)；

6)使步进电机正转一步；输出清晰图像。

在本方案中还包含一种照片的处理方法——对不同曝光量的同一底片的照片进行数字合成的方法：首先，对同一底片进行曝光量由小至大的多次拍摄(10次以内)，每次曝光量增加10％，得到一系列灰度值不同的照片；然后，将一系列灰度值不同的图像利用C语言图像处理算法进行合成。这样得到的图像对于明暗不均匀的原底片，其亮度都是一致的，从而得到清晰的照片。