一种基于主目标区域约束的射线底片图像曝光质量评定方法与流程

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于主目标区域约束的射线底片图像曝光质量评定方法。

背景技术：

随着信息化时代的到来，对传统射线检测的底片进行数字化越来越重要，而目前市场上大多数的工业射线底片数字化仪均采用的是工业相机对底片进行拍摄，如果拍摄的底片图像存在一定的过曝或欠曝现象，都会造成底片信息的丢失，这对底片的数字化归档以及后期的质量追溯都埋下了深深的隐患。

传统判断底片图像是否曝光正常的方法为肉眼观测，但是该方法不但极易受到人的主观因素的影响，还与显示图像的显示器的亮度、对比度等性能参数息息相关，很难得到一个客观准确的结果。

目前基于图像处理的自动曝光算法主要包括平均亮度算法、权重均值算法、亮度直方图算法以及图像熵算法。但是存在底片本身黑度大、曝光补偿方式为背光、底片图像存在很多的干扰区域等问题，所以在使用平均亮度算法、权重均值算法以及亮度直方图算法的时候很难确定其目标值和阈值，而根据图像熵的定义，灰度图像灰度分布越均匀越好，但是对于底片图像来说，灰度分布均匀必然存在过曝或者欠曝现象，故图像熵算法不适用底片图像曝光质量的评定。故目前的自动曝光算法不适合工业射线底片图像曝光质量评判。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于主目标区域约束的射线底片图像曝光质量评定方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于主目标区域约束的射线底片图像曝光质量评定方法，包括以下步骤：

1)利用自适应权重区域法对底片图像进行分析并且对其进行区域划分得到主目标区域；

2)通过实验确定曝光正常的底片图像主目标区域的平均亮度目标值以及其阈值；

3)通过算法自动计算出底片图像主目标区域的平均亮度并与目标值对比，进而判断出图像是否曝光。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法如下：

利用图像行灰度、列灰度变化曲线确定图像主目标区域：根据底片特点，设置一个m值的大小，在底片图像中等距获取m条竖线，根据主目标区域即焊缝区域的灰度值低于底片图像上其它区域灰度值的特点，在m条竖线灰度值曲线上根据灰度值升降的位置确定主目标区域的上下边界，即焊缝的上下边界；然后在底片图像中找出n条横线，根据主目标区域灰度值高于底片图像上其它区域灰度值的特点，在n条横线灰度值曲线上根据灰度值升降的位置确定主目标区域的左右边界，即焊缝的左右边界，如此底片图像自适应区域划分的工作便以完成，划分得到的主目标区域。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法如下：

在实验室中选取不少于15张底片，在多种不同的曝光参数下，对底片进行扫描得到底片图像，通过评片人员对比分析不同曝光参数下的底片图像，选择出曝光质量最好的一张，然后随机测量曝光质量最好的底片图像焊缝中不少于10个位置的灰度值，求其平均值，得到灰度均值区域，根据该区域合理的设定目标均值a，确定阈值h。

本发明进一步的改进在于，曝光参数包括曝光时间、光源亮度和进片速度。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法如下：

利用算法自动地计算出感主目标区域的平均亮度d，d为主目标区域的平均亮度值，其计算方式如下所示：

其中，xo，xm分别为主目标区域的起始横坐标与终止横坐标；yo，yn分别为主目标区域的起始纵坐标与终止纵坐标；gray(x,y)为主目标区域gray(x,y)点出的灰度值；

将计算得到的平均亮度d与目标值a进行对比，当两者差小于或等于阈值h时，则认为底片图像曝光正常，否则认为图像欠曝或者图像过曝。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种基于主目标区域约束的射线底片图像曝光质量评定方法，可以准确快速的判断工业射线底片数字化图像曝光质量是否符合要求。与以往人工评定相比，本发明提出的评定方法不受人的主观因素的影响，并且可以消除显示图像的显示器的亮度、对比度等性能参数对曝光质量评定带来的干扰，可以得到一个更客观准确的结果；同时本发明提出的评定方法利用自适应区域算法将底片图像划分得到主目标区域，评定速度快、效率高，可以保持较长的工作时间。

进一步，本发明利用自适应区域划分算法将底片图像划分得到主目标区域，与以往的平均亮度算法、权重均值算法、亮度直方图算法相比，可以很好的划分出主目标区域，更准确的确定主目标区域的曝光灰度目标值及阈值。

进一步，本发明所设计的实验得到主目标区域的灰度目标值及阈值，目前现有的中性灰曝光准则曝光补偿方式为反射光，本实验解决了底片图像曝光补偿方式需要为背光的问题并通过不同曝光参数下多次实验得到曝光质量足够好的底片图像获取灰度目标值和阈值，确保了验证结果准确可靠。

进一步，本发明利用自适应区域算法获取主目标区域后用平均亮度算法计算主目标区域的曝光后灰度目标值和阈值，将其与实验获得的验证结果对比确认一致，验证了本发明提出的评定方法的可靠性。

综上所述，本发明首先利用自适应区域划分算法将底片图像划分得到主目标区域；其次，考虑到底片图像曝光补偿方式的特殊，对实验室曝光正常底片的主目标区域随机测量其灰度值以确定目标值以及其阈值；最后利用平均亮度法计算主目标区域的平均亮度并与目标值对比进而判断图像曝光正常与否。

附图说明

图1是本发明具体实施例所提供的工业射线底片图像区域划分。

图2是本发明具体实施例所提供的方法流程图。

图3是本发明具体实施例所提供在底片图像区域划分取线图。

图4是本发明具体实施例所提供的底片图像上所取不同直线对应的灰度变化曲线，其中图4(a)曲线为横线1的行灰度变化曲线，图4(b)曲线为横线2的行灰度变化曲线，图4(c)曲线为竖线1的列灰度变化曲线，图4(d)为竖线2的列灰度变化曲线。

图5是本发明具体实施例所提供的底片图像自适应区域划分得到的感主目标区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

如图2所示，本发明提供的一种基于主目标区域约束的射线底片图像曝光质量评定方法，包括以下步骤：

1)利用自适应权重区域法对底片图像进行分析并且对其进行区域划分得到主目标区域；

2)通过实验确定曝光正常的底片图像主目标区域的平均亮度目标值以及其阈值；

3)通过算法自动计算出底片图像主目标区域的平均亮度并与目标值对比，进而判断出图像是否曝光。

实施例

图1是本发明实施例所提供的工业射线底片图像区域划分，底片图像主要包括五个区域，其中区域0与区域1为底片母材部分信息；区域2为底片焊缝部分信息；区域3与区域4与底片信息无关，主要是由于数字化仪的进片传感器检测精度低以及底片在运动的过程中会有稍微的振动，所以为了避免底片信息的丢失，相机会在开始采集以及结束采集前后多采集一段时间，以至于出现区域3与区域4的空白部分。区域0与区域1内有铅字以及像质计等信息，铅字表示焊接施工日期、管道号、焊口号等信息，像质计则是用来判断射线检测的底片灵敏度是否满足行业要求。对底片图像进行分析，不难得出各个部分亮度之间的关系大致为：区域3、区域4>区域0与区域1的铅字部分>区域2的焊缝部分>区域0与区域1的母材部分。

图2是本发明具体实施例所提供的方法流程图，得到底片图像之后，利用图像行灰度、列灰度变化曲线将图像划分得到主目标区域，然后利用程序自动计算出感主目标区域的平均亮度d，进而将计算得到的平均亮度d与目标值a进行对比，当两者差小于或等于阈值h时，则认为底片图像曝光正常，否则认为图像欠曝或者图像过曝。

本发明采用的是自适应区域划分法来对底片图像进行区域划分，主要是根据底片图像行灰度、列灰度变化特征来进行识别焊缝的边界，进而划分得到主目标区域。

图3是本发明具体实施例所提供在底片图像区域划分取线图，横线1、横线2、竖线1、竖线2分别代表未穿过铅字的行像素、穿过铅字的行像素、未穿过铅字的列像素、穿过铅字的列像素。

图4是底片图像上所取不同直线对应的灰度变化曲线，图4(a)曲线为横线1的行灰度变化曲线，图4(b)曲线为横线2的行灰度变化曲线，图4(c)曲线为竖线1的列灰度变化曲线，图4(d)为竖线2的列灰度变化曲线。

对比图4(a)曲线与图4(b)曲线，造成两条曲线有所区别的便是由于铅字部分的亮度比较大，所以铅字部分对应的列的灰度值比较大，而在0列与6000列左右曲线会急剧变化，这是由于区域3与区域4的亮度明显大于底片的亮度；然后对比图4(c)曲线与图4(d)曲线，800行至1200行有一个明显的“波峰”，这里对应的是底片图像上的焊缝，而图4(d)曲线中600行左右的灰度值更大，这里对用的是底片图像上的铅字部分。而本发明的目的是为了划分出底片图像的主目标区域，即底片图像中的焊缝区域，故利用以上分析的特点，便可以根据底片图像本身的特征自适应的划分出主目标区域。

表1是本发明具体实施例所提供的底片图像曝光准则灰度试验数据。

实验思路是选取15张底片，在不同的曝光参数下，如：曝光时间、光源亮度等，对底片进行扫描得到底片图像，通过评片人员对比分析不同曝光参数下的底片图像，选择出曝光质量最好的一张，然后随机测量曝光质量最好的底片图像焊缝中15个位置的灰度值，对试验数据进行分析，本发明所提供的实例灰度均值在40-60之间，故设定目标值为50，阈值为10。

表2是本发明方法具体实施例所提供的验证实验结果。

利用本发明方法对底片图像进行处理，得到主目标区域的平均亮度，然后再让评片人员对底片图像的曝光质量进行评定，最后对比本发明方法结果与评片人员评定结果进行对比分析。对实验结果进行分析，评片人员评定结果与本发明方法计算结果一致，故此实验验证了本发明方法的可行性。

本发明基于图像处理技术，提出了一种快速、准确的射线底片图像曝光质量评定方法。首先对底片图像的特点进行了分析，其次利用自适应区域划分法划分出底片图像的主目标区域，进而计算出主目标区域的平均亮度，此外，本发明还通过了实例求得本发明方法的目标值，通过计算得到的平均亮度与目标值做比较，便可对底片图像的曝光质量进行评定，对本发明方法的可行性进行了验证。