專利名稱：X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種使用CCD感光電路從X射線增強(qiáng)器里獲取X射線圖像，并對(duì)所獲取X射線圖像進(jìn)行矯正的X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，X射線圖像檢測系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于產(chǎn)品的質(zhì)量檢測工藝中，即通過X射線源照射，透過X射線增強(qiáng)器，CCD感光元獲取產(chǎn)品的圖像進(jìn)行產(chǎn)品識(shí)別和質(zhì)量檢測分析。X射線增強(qiáng)器主要包含可見光轉(zhuǎn)換屏和光學(xué)鏡頭兩個(gè)組件。由于X射線光源半徑不為零，X射線成像會(huì)產(chǎn)生半影現(xiàn)象，使影像邊緣模糊，加之光學(xué)鏡頭引入的徑向和切向畸變，導(dǎo)致屏幕上產(chǎn)品圖像失真，從而無法準(zhǔn)確測量和判斷產(chǎn)品質(zhì)量。射線圖像矯正技術(shù)將成為自動(dòng)圖像檢測系統(tǒng)的必備技術(shù)，但現(xiàn)有X射線手動(dòng)圖像檢測系統(tǒng)中，尚無在線圖像矯正技術(shù)和其應(yīng)用。要對(duì)畸變圖像進(jìn)行矯正，須先得出光學(xué)鏡頭依賴于圖像的特征點(diǎn)的畸變參數(shù)，因此，特征點(diǎn)提取成為X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)的核心部分，特征點(diǎn)的提取精度直接影響到整個(gè)矯正系統(tǒng)的矯正質(zhì)量。黑白棋盤格圖像作為典型的標(biāo)定圖像，在攝像機(jī)鏡頭矯正中得到了廣泛的應(yīng)用，但在X射線成像系統(tǒng)中由于成像原理不同，現(xiàn)有的專用標(biāo)定板技術(shù)無法滿足X射線圖像標(biāo)定和矯正的需要。另角點(diǎn)檢測也是圖像矯正研究中的熱點(diǎn)問題。角點(diǎn)檢測的方法很多，如直線檢測法，它是先進(jìn)行邊緣提取、直線檢測和擬合，再通過兩條直線交點(diǎn)求出角點(diǎn)的精確坐標(biāo)，這種方法運(yùn)算復(fù)雜度較高，算法效率低，且當(dāng)圖像失真較大時(shí)，采用這種算法提取的角點(diǎn)精度將急劇下降。又如直接使用角點(diǎn)提取函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，此方法看似智能簡單，但是當(dāng)圖像的畸變程度較大時(shí)，將無法提取出圖像所有的特征點(diǎn)，導(dǎo)致后續(xù)工作無法進(jìn)行，即這種方法不具一般性，它只有在某些情況下才能實(shí)現(xiàn)最終的X射線增強(qiáng)器矯正。 這里我們根據(jù)單應(yīng)性原理得出圖像的初角點(diǎn)坐標(biāo)，再根據(jù)角點(diǎn)周圍的灰度特性來對(duì)初始角點(diǎn)進(jìn)行迭代精確，最后，使用函數(shù)計(jì)算出X射線增強(qiáng)器里光學(xué)鏡頭的畸變參數(shù)，對(duì)失真產(chǎn)品X射線圖像進(jìn)行矯正，最終成功的矯正X射線增強(qiáng)器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，可提高特征點(diǎn)提取精度，且能滿足X射線圖像標(biāo)定和矯正需要的X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)，包括依次光路連接的X射線源、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路和控制電腦，所述控制電腦中設(shè)有離線標(biāo)定系統(tǒng)和在線矯正系統(tǒng)，所述離線標(biāo)定系統(tǒng)包括依次連接的標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)、標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)和畸變特性研究系統(tǒng)，所述CCD感光電路與標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)連接，所述畸變特性研究系統(tǒng)與在線矯正系統(tǒng)連接，所述在線矯正系統(tǒng)與CCD感光電路連接；所述X 射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的專用標(biāo)定板、被測產(chǎn)品。當(dāng)通過離線標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行離線標(biāo)定時(shí)，所述X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的專用標(biāo)定板；當(dāng)通過在線矯正系統(tǒng)進(jìn)行在線矯正時(shí)，所述X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的被測產(chǎn)品。所述標(biāo) 定圖像去噪系統(tǒng)包括依次連接的標(biāo)定圖像輸入模塊和圖像去噪模塊，所述標(biāo)定圖像輸入模塊與CCD感光電路連接，所述圖像去噪模塊與標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)連接。所述專用標(biāo)定板為由在基板上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片制成的棋盤格標(biāo)定板?；鍨榈兔芏确墙饘侔澹蛔鳛閮?yōu)選方案，所述金屬片為高密度金屬片；所述基板為透明塑料板、 玻璃板、木板或泡沫等；所述金屬片鑲嵌并粘貼在基板上。所述基板上設(shè)有與金屬片等寬的凹槽。所述標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)包括依次連接的初角點(diǎn)確定模塊和角點(diǎn)精確模塊，所述初角點(diǎn)確定模塊與標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)連接，角點(diǎn)精確模塊與畸變特性研究系統(tǒng)連接。所述初角點(diǎn)確定模塊包括依次連接的接收?qǐng)D像模塊、鼠標(biāo)響應(yīng)模塊、矩陣計(jì)算模塊和坐標(biāo)計(jì)算模塊，所述接收?qǐng)D像模塊與標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)連接，所述坐標(biāo)計(jì)算模塊與角點(diǎn)精確模塊連接。所述角點(diǎn)精確模塊包括依次連接的迭代預(yù)設(shè)模塊、接收模塊、鄰域選擇模塊、梯度計(jì)算模塊、新坐標(biāo)計(jì)算模塊、迭代判斷模塊和搜索模塊，所述迭代判斷模塊與鄰域選擇模塊連接，搜索模塊與接收模塊連接；所述接收模塊與初角點(diǎn)確定模塊連接，所述搜索模塊與畸變特性研究系統(tǒng)連接。所述畸變特性研究系統(tǒng)包括依次連接的畸變參數(shù)計(jì)算模塊和畸變映射計(jì)算模塊， 所述畸變參數(shù)計(jì)算模塊與標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)連接，畸變映射計(jì)算模塊與在線矯正系統(tǒng)連接。所述在線矯正系統(tǒng)包括參數(shù)輸入模塊、圖像輸入模塊和圖像矯正模塊，所述圖像矯正模塊均分別與參數(shù)輸入模塊、圖像輸入模塊連接，所述參數(shù)輸入模塊與畸變特性研究系統(tǒng)連接，圖像輸入模塊與CXD感光電路連接。由上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的X射線增強(qiáng)器矯正過程包括如下步驟(1)離線標(biāo)定(1-1)啟動(dòng)電源，控制電腦初始化，初始化X射線源、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路、 離線標(biāo)定系統(tǒng)中的標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)、標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)和畸變特性研究系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；(1-2)在X射線源與X射線增強(qiáng)器之間放入專用標(biāo)定板；X射線源發(fā)射X射線，X 射線依次經(jīng)由專用標(biāo)定板、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路，通過CCD感光電路轉(zhuǎn)換形成標(biāo)定圖像；(1-3)標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)中的標(biāo)定圖像輸入模塊獲取CCD感光電路中的標(biāo)定圖像；標(biāo)定圖像通過圖像去噪模塊進(jìn)行積分去噪處理，并將處理過后的標(biāo)定圖像發(fā)送至標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)；(1-4)標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)中的初角點(diǎn)確定模塊對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行初始角點(diǎn)檢測，獲取所有角點(diǎn)的初始坐標(biāo)；(1-5)標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)中的角點(diǎn)精確模塊對(duì)各角點(diǎn)的初始坐標(biāo)進(jìn)行角點(diǎn)精確處理，獲取所有角點(diǎn)的精確坐標(biāo)；[0020](1-6)改變專用標(biāo)定板的位置，循環(huán)執(zhí)行步驟(1-2) (1-5)，直到完成若干幅不同視場的標(biāo)定圖像的角點(diǎn)的提??；所述若干幅不同視場優(yōu)選為十幅；(1-7)畸變特性研究系統(tǒng)中的畸變參數(shù) 計(jì)算模塊根據(jù)各角點(diǎn)的精確坐標(biāo)，計(jì)算出 X射線增強(qiáng)器的光學(xué)鏡頭的畸變參數(shù)；(1-8)畸變特性研究系統(tǒng)中的畸變映射計(jì)算模塊根據(jù)步驟(7)所得的畸變參數(shù)計(jì)算出畸變映射參數(shù)，完成圖像的標(biāo)定，并將畸變映射參數(shù)發(fā)送至參數(shù)輸入模塊中，通過步驟 (2)進(jìn)行在線矯正；(2)在線矯正被測產(chǎn)品進(jìn)入流水線檢測作業(yè)，且置于X射線源、X射線增強(qiáng)器之間；X射線源發(fā)射X射線，X射線依次經(jīng)由被測產(chǎn)品、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路，通過CCD感光電路轉(zhuǎn)換形成X射線圖像；在線矯正系統(tǒng)中的圖像輸入模塊從CCD感光電路中提取被測產(chǎn)品的X射線圖像，并將該X射線圖像發(fā)送至圖像矯正模塊中，同時(shí)，參數(shù)輸入模塊接收從離線標(biāo)定系統(tǒng)的畸變映射計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-8)計(jì)算所得的畸變映射參數(shù)，并將所述畸變映射參數(shù)發(fā)送至圖像矯正模塊中；圖像矯正模塊所述畸變映射參數(shù)對(duì)X射線圖像進(jìn)行矯正，完成X射線增強(qiáng)器的圖像矯正，并將矯正后的圖像發(fā)送至后續(xù)工序。所述步驟(1-3)中，標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)獲取標(biāo)定圖像以及對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行積分去噪處理的具體步驟包括(1-3-1)標(biāo)定圖像輸入模塊從CCD感光電路中每秒獲取若干幀標(biāo)定圖像，所述若干幀標(biāo)定圖像為同一視場圖像；所述若干幀標(biāo)定圖像優(yōu)選為20幀標(biāo)定圖像；(1-3-2)圖像去噪模塊將若干幀標(biāo)定圖像的灰度值對(duì)應(yīng)進(jìn)行求和再取其平均值， 得出一幅處理后的標(biāo)定圖像。所述步驟(1-4)中，對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行初始角點(diǎn)檢測的具體步驟包括(1-4-1)初角點(diǎn)確定模塊的接收?qǐng)D像模塊接收所述步驟(3)中圖像去噪模塊傳送過來的標(biāo)定圖像，并將標(biāo)定圖像發(fā)送至鼠標(biāo)響應(yīng)模塊中；(1-4-2)鼠標(biāo)響應(yīng)模塊通過鼠標(biāo)選擇標(biāo)定圖像的若干個(gè)角點(diǎn)，并提取所選擇的若干個(gè)角點(diǎn)的像素坐標(biāo)；所述若干個(gè)角點(diǎn)優(yōu)選為四個(gè)或四個(gè)以上；(1-4-3)矩陣計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-4-2)提取的各個(gè)角點(diǎn)的像素坐標(biāo)計(jì)算出單應(yīng)性矩陣，所述單應(yīng)性矩陣為圖像平面到專用標(biāo)定板物理坐標(biāo)平面的映射；(1-4-4)坐標(biāo)計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-4-3)所得的單應(yīng)性矩陣和標(biāo)定圖像各角點(diǎn)在專用標(biāo)定板上的物理坐標(biāo)計(jì)算出標(biāo)定圖像所有角點(diǎn)的初始坐標(biāo)，并將所有角點(diǎn)的初始坐標(biāo)發(fā)送至角點(diǎn)精確模塊中進(jìn)行處理；所述步驟(1-5)中，對(duì)各角點(diǎn)的初始坐標(biāo)進(jìn)行角點(diǎn)精確處理的具體步驟包括(1-5-1)角點(diǎn)精確模塊中，迭代預(yù)設(shè)模塊初始化角點(diǎn)迭代的條件，所述迭代的條件為是否已達(dá)到限制迭代次數(shù)，同時(shí)，角點(diǎn)新的坐標(biāo)與上一次計(jì)算得到角點(diǎn)的坐標(biāo)之差的絕對(duì)范數(shù)大于設(shè)定值；所述設(shè)定值優(yōu)選0. 005 ；(1-5-2)接收模塊接收步驟(1-4-4)發(fā)送過來的角點(diǎn)的初始坐標(biāo)，并將其中一個(gè)角點(diǎn)的初始坐標(biāo)發(fā)送至鄰域選擇模塊中；(1-5-3)鄰域選擇模塊確定角點(diǎn)的鄰域，并提取所述鄰域內(nèi)角點(diǎn)以外的各像素點(diǎn)的灰度值，所述鄰域?yàn)橐越屈c(diǎn)的初始坐標(biāo)為中心的一定面積的區(qū)域；[0037](1-5-4)梯度計(jì)算模塊以步驟(1-5-3)所得的各像素點(diǎn)的灰度值作為輸入數(shù)據(jù)， 并根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)計(jì)算出所述鄰域的圖像對(duì)應(yīng)的梯度矩陣，所述梯度矩陣內(nèi)的每個(gè)元素為鄰域內(nèi)角點(diǎn)以外的每一個(gè)像素點(diǎn)處的灰度梯度向量； (1-5-5)新坐標(biāo)計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-5-4)所得的梯度矩陣和角點(diǎn)到所述鄰域內(nèi)角點(diǎn)以外的各像素點(diǎn)的向量，計(jì)算出所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)，所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)所在位置的像素點(diǎn)滿足角點(diǎn)到所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)所在位置的像素點(diǎn)的向量與該像素點(diǎn)的灰度梯度向量相垂直；(1-5-6)迭代判斷模塊判斷步驟(1-5-5)所得的角點(diǎn)新的坐標(biāo)是否滿足步驟 (5-1)設(shè)定的迭代的條件，若是，則將所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)發(fā)送至鄰域選擇模塊中，執(zhí)行步驟 (1-5-3) (1-5-5)，否則，所述步驟(1-5-5)所得的坐標(biāo)就是該角點(diǎn)的精確坐標(biāo)；(1-5-7)搜索模塊判斷是否所有角點(diǎn)都已完成精確處理，若是，則進(jìn)行步驟 (1-6)；否則執(zhí)行步驟(1-5-2) (1-5-6)，對(duì)下一個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行精確處理，直至所有角點(diǎn)完成精確處理。所述專用標(biāo)定板此系統(tǒng)所需的理想標(biāo)定圖像為黑白棋盤格圖像，其角點(diǎn)鮮明規(guī)律性強(qiáng)，有利于所述標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。不同于普通照相機(jī)采集物體的反射光成像，X射線成像基于電磁波透過不同密度物質(zhì)，形成不同光強(qiáng)的不可見光信號(hào)，經(jīng)過不可見光到可見光轉(zhuǎn)換，再通過圖像增強(qiáng)器成像。光源不同使得專用標(biāo)定板設(shè)計(jì)制造差異很大。本實(shí)用新型按X射線成像原理需求，考慮射線源和圖像增強(qiáng)器的成像距離，采用盡可能小的正方形金屬片(0. 8mmX0. 8mm)保證足夠多的角點(diǎn)，以在透明塑料上加工出和金屬片等寬的凹槽，鑲嵌并粘貼高密度金屬片的設(shè)計(jì)方式制成棋盤格專用標(biāo)定板，保證專用標(biāo)定板角點(diǎn)之間的尺寸精度。該設(shè)計(jì)主要考慮透明塑料的密度很小，X光易于穿透，透明塑料最后成像顯示幾乎呈白色，即圖像灰度值接近最高等級(jí)255級(jí)，而金屬片使大部分X射線衰減，金屬片部分成像偏暗，使得專用標(biāo)定板經(jīng)X射線后整體形成黑白棋盤格效果圖像。但由于X 射線通常不是嚴(yán)格意義上的點(diǎn)光源而存在半影現(xiàn)象，以及專用標(biāo)定板制作過程中由于公差所產(chǎn)生的裝配間隙，使角點(diǎn)不能嚴(yán)格對(duì)齊，因此X射線的專用標(biāo)定板圖像通常還需要進(jìn)行手動(dòng)的角點(diǎn)對(duì)齊處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、為使在線檢測時(shí)測量計(jì)算準(zhǔn)確，失真率小，本實(shí)用新型在離線狀態(tài)下，通過離線標(biāo)定系統(tǒng)獲取CCD感光電路透過X攝像增強(qiáng)器發(fā)送過來的標(biāo)定圖像，并通過標(biāo)定圖像以求得畸變映射參數(shù)；然后通過在線矯正系統(tǒng)在在線狀態(tài)下對(duì)被測產(chǎn)品的X射線圖像進(jìn)行矯正，使得輸出的圖像是失真較小的X射線產(chǎn)品圖像，以致不影響后續(xù)的產(chǎn)品檢測識(shí)別效果。2、本實(shí)用新型可不受X射線增強(qiáng)器的限制，適用于多種X射線增強(qiáng)器，即當(dāng)更換X 射線增強(qiáng)器時(shí)，本實(shí)用新型技術(shù)仍然適用，只需重新采集標(biāo)定圖像即可。3、本實(shí)用新型采用了 10幅或10幅以上不同視場的標(biāo)定圖像，輸入的不同視場圖像越多，具有魯棒性越高、畸變映射函數(shù)通用性好、矯正結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)。4、本實(shí)用新型在制作了 X射線矯正專用標(biāo)定板后不再需要額外的硬件系統(tǒng)支持， 可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的X射線檢測系統(tǒng)和與之相連的計(jì)算機(jī)即可實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，具有使用成本低等優(yōu)點(diǎn)。5、本實(shí)用新型在不更換X射線增強(qiáng)器的情況下，硬件條件不變，只需使用一次控制電腦中的離線標(biāo)定系統(tǒng)，以產(chǎn)生畸變映射函數(shù)，而在被測產(chǎn)品進(jìn)行在線流水作業(yè)時(shí)，X射線圖像的矯正將自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行控制電腦的在線矯正系統(tǒng)對(duì)每幅圖像進(jìn)行矯正；當(dāng)更換X射線增強(qiáng)器時(shí)，才需要在離線狀態(tài)下，再次使用控制電腦中的離線標(biāo)定系統(tǒng)，以產(chǎn)生畸變映射函數(shù)，具有使用方便、靈活等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示初角點(diǎn)確定模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是圖1所示角點(diǎn)精確模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖4(a)和圖4(b)是圖1所示系統(tǒng)的專用標(biāo)定板的示意圖；其中圖4(a)是本專用標(biāo)定板的主視圖，圖4(b)是圖4(a)所示的A-A剖面圖。圖5是本實(shí)用新型矯正過程的總體流程圖。圖6是圖5所示過程的步驟⑷中對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行初始角點(diǎn)檢測的流程圖。圖7是圖5所示過程的步驟(5)中對(duì)各角點(diǎn)的初始坐標(biāo)進(jìn)行角點(diǎn)精確處理的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1如圖1所示，本X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)包括依次光路連接的X射線源、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路和控制電腦，所述控制電腦中設(shè)有離線標(biāo)定系統(tǒng)和在線矯正系統(tǒng)，所述離線標(biāo)定系統(tǒng)包括依次連接的標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)、標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)和畸變特性研究系統(tǒng)，所述CCD感光電路與標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)連接，所述畸變特性研究系統(tǒng)與在線矯正系統(tǒng)連接，所述在線矯正系統(tǒng)與CCD感光電路連接；所述X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的專用標(biāo)定板或被測產(chǎn)品。當(dāng)通過離線標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行離線標(biāo)定時(shí)，所述X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的專用標(biāo)定板；當(dāng)通過在線矯正系統(tǒng)進(jìn)行在線矯正時(shí)，所述X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的被測產(chǎn)品。所述標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)包括依次連接的標(biāo)定圖像輸入模塊和圖像去噪模塊，所述標(biāo)定圖像輸入模塊與CCD感光電路連接，所述圖像去噪模塊與標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)連接。所述標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)包括依次連接的初角點(diǎn)確定模塊和角點(diǎn)精確模塊，所述初角點(diǎn)確定模塊與標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)連接，角點(diǎn)精確模塊與畸變特性研究系統(tǒng)連接。如圖2所示，所述初角點(diǎn)確定模塊包括依次連接的接收?qǐng)D像模塊、鼠標(biāo)響應(yīng)模塊、 矩陣計(jì)算模塊和坐標(biāo)計(jì)算模塊，所述接收?qǐng)D像模塊與標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)連接，所述坐標(biāo)計(jì)算模塊與角點(diǎn)精確模塊連接。如圖3所示，所述角點(diǎn)精確模塊包括依次連接的迭代預(yù)設(shè)模塊、接收模塊、鄰域選擇模塊、梯度計(jì)算模塊、新坐標(biāo)計(jì)算模塊、迭代判斷模塊和搜索模塊，所述迭代判斷模塊與鄰域選擇模塊連接，搜索模塊與接收模塊連接；所述接收模塊與初角點(diǎn)確定模塊連接，所述搜索模塊與畸變特性研究系統(tǒng)連接。所述畸變特性研究系統(tǒng)包括依次連接的畸變參數(shù)計(jì)算模塊和畸變映射計(jì)算模塊所述畸變參數(shù)計(jì)算模塊與標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)連接，畸變映射計(jì)算模塊與在線矯正系統(tǒng)連接。所述在線矯正系統(tǒng)包括參數(shù)輸入模塊、圖像輸入模塊和圖像矯正模塊，所述圖像矯正模塊均分別與參數(shù)輸入模塊、圖像輸入模塊連接，所述參數(shù)輸入模塊與畸變特性研究系統(tǒng)連接，圖像輸入模塊與CXD感光電路連接。如圖4(a)和圖4(b)所示，所述專用標(biāo)定板為由在基板1上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片2制成的棋盤格標(biāo)定板。所述金屬片2為高密度金屬片；所述基板1為低密度非金屬的透明塑料板；所述若干個(gè)金屬片2間隔地鑲嵌并粘貼在基板上。此系統(tǒng)所需的理想標(biāo)定圖像為黑白棋盤格圖像，其角點(diǎn)鮮明規(guī)律性強(qiáng)，有利于所述標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。不同于普通照相機(jī)采集物體的反射光成像，X射線成像基于電磁波透過不同密度物質(zhì)，形成不同光強(qiáng)的不可見光信號(hào)，經(jīng)過不可見光到可見光轉(zhuǎn)換，再通過圖像增強(qiáng)器成像。光源不同使得專用標(biāo)定板設(shè)計(jì)制造差異很大。本實(shí)用新型按X射線成像原理需求，以在透明塑料上粘貼高密度金屬片的設(shè)計(jì)方式制成棋盤格專用標(biāo)定板。這是考慮透明塑料的密度很小，X光易于穿透，透明塑料最后的圖像上幾乎呈白色，即圖像灰度值接近最高等級(jí)255級(jí)，而金屬片使大部分X射線衰減，金屬片部分成像偏暗，使得專用標(biāo)定板經(jīng)X射線后整體形成黑白棋盤格效果圖像。但由于X射線通常不是嚴(yán)格意義上的點(diǎn)光源而存在半影現(xiàn)象，以及專用標(biāo)定板制作過程中由于公差所產(chǎn)生的裝配間隙，使角點(diǎn)不能嚴(yán)格對(duì)齊，因此X射線的專用標(biāo)定板圖像通常需要進(jìn)行手動(dòng)的角點(diǎn)對(duì)齊處理。如圖5所示，由上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的X射線增強(qiáng)器矯正過程包括如下步驟(1)離線標(biāo)定(1-1)啟動(dòng)電源，控制電腦初始化，初始化X射線源、X射線增強(qiáng)器、C⑶感光電路、 離線標(biāo)定系統(tǒng)中的標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)、標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)和畸變特性研究系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；(1-2)在X射線源與X射線增強(qiáng)器之間放入專用標(biāo)定板；X射線源發(fā)射X射線，X 射線依次經(jīng)由專用標(biāo)定板、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路，通過CCD感光電路轉(zhuǎn)換形成標(biāo)定圖像；(1-3)標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)中的標(biāo)定圖像輸入模塊獲取CCD感光電路中的標(biāo)定圖像；標(biāo)定圖像通過圖像去噪模塊進(jìn)行積分去噪處理，并將處理過后的標(biāo)定圖像發(fā)送至標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)；(1-4)標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)中的初角點(diǎn)確定模塊對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行初始角點(diǎn)檢測，獲取所有角點(diǎn)的初始坐標(biāo)；(1-5)標(biāo)定圖像角點(diǎn)提取系統(tǒng)中的角點(diǎn)精確模塊對(duì)各角點(diǎn)的初始坐標(biāo)進(jìn)行角點(diǎn)精確處理，獲取所有角點(diǎn)的精確坐標(biāo)；(1-6)改變專用標(biāo)定板的位置，循環(huán)執(zhí)行步驟(1-2) (1-5)，直到完成若干幅不同視場的標(biāo)定圖像的角點(diǎn)的提?。凰鋈舾煞鶠槭?；(1-7)畸變特性研究系統(tǒng)中的畸變參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)各角點(diǎn)的精確坐標(biāo)，計(jì)算出 X射線增強(qiáng)器的光學(xué)鏡頭的畸變參數(shù)；[0074](1-8)畸變特性研究系統(tǒng)中的畸變映射計(jì)算模塊根據(jù)步驟(7)所得的畸變參數(shù)計(jì)算出畸變映射參數(shù)，完成圖像的標(biāo)定，并將畸變映射參數(shù)發(fā)送至參數(shù)輸入模塊中，通過步驟 (2)進(jìn)行在線矯正；
(2)在線矯正 被測產(chǎn)品進(jìn)入流水線檢測作業(yè)，且置于X射線源、X射線增強(qiáng)器之間；X射線源發(fā)射X射線，X射線依次經(jīng)由被測產(chǎn)品、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路，通過CCD感光電路轉(zhuǎn)換形成X射線圖像；在線矯正系統(tǒng)中的圖像輸入模塊從CCD感光電路中提取被測產(chǎn)品的X射線圖像，并將該X射線圖像發(fā)送至圖像矯正模塊中，同時(shí)，參數(shù)輸入模塊接收從離線標(biāo)定系統(tǒng)的畸變映射計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-8)計(jì)算所得的畸變映射參數(shù)，并將所述畸變映射參數(shù)發(fā)送至圖像矯正模塊中；圖像矯正模塊所述畸變映射參數(shù)對(duì)X射線圖像進(jìn)行矯正，完成X射線增強(qiáng)器的圖像矯正，并將矯正后的圖像發(fā)送至后續(xù)工序。所述步驟(1-3)中，標(biāo)定圖像去噪系統(tǒng)獲取標(biāo)定圖像以及對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行積分去噪處理的具體步驟包括(1-3-1)標(biāo)定圖像輸入模塊從CCD感光電路中每秒獲取若干幀標(biāo)定圖像，所述若干幀標(biāo)定圖像為同一視場圖像；所述若干幀標(biāo)定圖像為20幀標(biāo)定圖像；(1-3-2)圖像去噪模塊將若干幀標(biāo)定圖像的灰度值對(duì)應(yīng)進(jìn)行求和再取其平均值， 得出一幅處理后的標(biāo)定圖像。如圖6所示，所述步驟(1-4)中，對(duì)標(biāo)定圖像進(jìn)行初始角點(diǎn)檢測的具體步驟包括(1-4-1)初角點(diǎn)確定模塊的接收?qǐng)D像模塊接收所述步驟(3)中圖像去噪模塊傳送過來的標(biāo)定圖像，并將標(biāo)定圖像發(fā)送至鼠標(biāo)響應(yīng)模塊中；(1-4-2)鼠標(biāo)響應(yīng)模塊通過鼠標(biāo)選擇標(biāo)定圖像的若干個(gè)角點(diǎn)，并提取所選擇的若干個(gè)角點(diǎn)的像素坐標(biāo)；所述若干個(gè)角點(diǎn)為四個(gè)；(1-4-3)矩陣計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-4-2)提取的各個(gè)角點(diǎn)的像素坐標(biāo)計(jì)算出單應(yīng)性矩陣，所述單應(yīng)性矩陣為圖像平面到專用標(biāo)定板物理坐標(biāo)平面的映射；(1-4-4)坐標(biāo)計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-4-3)所得的單應(yīng)性矩陣和標(biāo)定圖像各角點(diǎn)在專用標(biāo)定板上的物理坐標(biāo)計(jì)算出標(biāo)定圖像所有角點(diǎn)的初始坐標(biāo)，并將所有角點(diǎn)的初始坐標(biāo)發(fā)送至角點(diǎn)精確模塊中進(jìn)行處理；如圖7所示，所述步驟(1-5)中，對(duì)各角點(diǎn)的初始坐標(biāo)進(jìn)行角點(diǎn)精確處理的具體步驟包括(1-5-1)角點(diǎn)精確模塊中，迭代預(yù)設(shè)模塊初始化角點(diǎn)迭代的條件，所述迭代的條件為是否已達(dá)到限制迭代次數(shù)，同時(shí)，角點(diǎn)新的坐標(biāo)與上一次計(jì)算得到角點(diǎn)的坐標(biāo)之差的絕對(duì)范數(shù)大于0. 005 ；只要同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件，迭代就繼續(xù)進(jìn)行；(1-5-2)接收模塊接收步驟(1-4-4)發(fā)送過來的角點(diǎn)的初始坐標(biāo)，并將其中一個(gè)角點(diǎn)的初始坐標(biāo)發(fā)送至鄰域選擇模塊中；(1-5-3)鄰域選擇模塊確定角點(diǎn)的鄰域，并提取所述鄰域內(nèi)角點(diǎn)以外的各像素點(diǎn)的灰度值，所述鄰域?yàn)橐越屈c(diǎn)的初始坐標(biāo)為中心的一定面積的區(qū)域；(1-5-4)梯度計(jì)算模塊以步驟(1-5-3)所得的各像素點(diǎn)的灰度值作為輸入數(shù)據(jù)， 并根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)計(jì)算出所述鄰域的圖像對(duì)應(yīng)的梯度矩陣，所述梯度矩陣內(nèi)的每個(gè)元素為鄰域內(nèi)角點(diǎn)以外的每一個(gè)像素點(diǎn)處的灰度梯度向量；[0090](1-5-5)新 坐標(biāo)計(jì)算模塊根據(jù)步驟(1-5-4)所得的梯度矩陣和角點(diǎn)到所述鄰域內(nèi)角點(diǎn)以外的各像素點(diǎn)的向量，計(jì)算出所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)，所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)所在位置的像素點(diǎn)滿足角點(diǎn)到所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)所在位置的像素點(diǎn)的向量與該像素點(diǎn)的灰度梯度向量相垂直；(1-5-6)迭代判斷模塊判斷步驟(1-5-5)所得的角點(diǎn)新的坐標(biāo)是否滿足步驟 (5-1)設(shè)定的迭代的條件，若是，則將所述角點(diǎn)新的坐標(biāo)發(fā)送至鄰域選擇模塊中，執(zhí)行步驟 (1-5-3) (1-5-5)，否則，所述步驟(1-5-5)所得的坐標(biāo)就是該角點(diǎn)的精確坐標(biāo)；(1-5-7)搜索模塊判斷是否所有角點(diǎn)都已完成精確處理，若是，則進(jìn)行步驟 (1-6)；否則執(zhí)行步驟(1-5-2) (1-5-6)，對(duì)下一個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行精確處理，直至所有角點(diǎn)完成精確處理。實(shí)施例2本實(shí)施例除下述特征外其他特征同實(shí)施例1 所述步驟(1-3-1)中，所述若干幀標(biāo)定圖像為25幀標(biāo)定圖像；所述步驟(1-6)中，所述若干幅為二十幅；所述步驟(1-4-2)中，所述若干個(gè)角點(diǎn)為十個(gè)。所述專用標(biāo)定板為由在基板上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片制成的棋盤格標(biāo)定板。所述金屬片為高密度金屬片；基板為低密度非金屬的玻璃板。實(shí)施例3本實(shí)施例除下述特征外其他特征同實(shí)施例1 所述專用標(biāo)定板為由在基板上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片制成的棋盤格標(biāo)定板。所述金屬片為高密度金屬片；基板為低密度非金屬的木板。實(shí)施例4本實(shí)施例除下述特征外其他特征同實(shí)施例1 所述專用標(biāo)定板為由在基板上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片制成的棋盤格標(biāo)定板。所述金屬片為高密度金屬片；基板為低密度非金屬的泡沫。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1 . X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)，包括依次光路連接的X射線源、X射線增強(qiáng)器、CXD感光電路和控制電腦，其特征在于所述X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的專用標(biāo)定板；所述專用標(biāo)定板為由在基板上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片制成的棋盤格標(biāo)定板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)，其特征在于所述金屬片鑲嵌并粘貼在基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)，其特征在于所述基板上設(shè)有與金屬片等寬的凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)，其特征在于所述基板為透明塑料板、玻璃板、木板或泡沫。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種X射線增強(qiáng)器矯正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括依次光路連接的X射線源、X射線增強(qiáng)器、CCD感光電路和控制電腦，X射線源與X射線增強(qiáng)器之間還置有與其光路連接的專用標(biāo)定板；所述專用標(biāo)定板為由在基板上間隔設(shè)置若干個(gè)金屬片制成的棋盤格標(biāo)定板。本實(shí)用新型可提高特征點(diǎn)提取精度，且能滿足X射線圖像標(biāo)定和矯正需要。
文檔編號(hào)G01N23/04GK201955315SQ20102059041
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者吳元, 馬明輝, 黃茜 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)