Page 80 - 无损检测2024年第十期

高乾祥，等：

PE 管道外壁缺陷的微波可视化定量检测

目的。减薄缺陷图像二值化分割的阈值是基于缺
陷 #1 的实际尺寸选取的，最终得到的二值化阈值
为0. 35，融合插值后减薄缺陷的图像灰度直方图如

图8所示， 其二值化分割处理的结果如图9所示。

图 9 减薄缺陷的二值化分割处理结果
2
0. 5 mm，因此每个像素代表的面积为 1/4 mm ，
以减薄缺陷区域像素数目与每个像素代表的面积
相乘得到的近似值作为缺陷的面积大小，评估所
得的减薄缺陷位置和面积与实际位置和面积的
误差，结果如表 2 所示，可见，减薄缺陷定位误差
在 0. 5 mm内，面积评估误差在 10%内。其中，误
差最大位于#5 缺陷处，从图 9 的阈值分割结果可
图 8 融合插值后减薄缺陷的图像灰度直方图
以看出，#5 缺陷的边缘相较于其余缺陷有一定的
在阈值分割二值化后，利用Regionprops统计
缺失，从而造成#5 缺陷面积的评估误差较大，从
函数计算得到减薄缺陷区域的像素数目，检测试 图6（c）可以看出，#5缺陷的周向边缘处与无缺陷
验中的分辨率为 2 mm×2 mm（长×宽），通过图 区域数值相差不大，可能是因为缺陷定量评估过程

像插值将每个扫描点的分辨率提升至 0. 5 mm× 中选择的阈值大于缺陷边缘的数值。
表2 减薄缺陷定位及面积评估结果
缺陷编号 评估位置/mm 实际位置/mm 评估面积/mm 2 实际面积/mm 2 面积误差/%
#2 (47.2，16.6) (47.0，17.0) 711 707 0.5
#3 (17.0， 17.3) (17.0，17.0) 697 707 1.4
#4 (77.1， 47.6) (77.0，48.0) 863 900 4.1
#5 (47.2， 48.1) (47.0，48.0) 812 900 9.8
#6 (17.1， 47.8) (17.0，48.0) 904 900 0.5
为实现对裂纹最关键的长度尺寸的定量评估，
同样利用阈值分割二值化对图7融合结果中缺陷区
域与背景区域进行分割，并使用Regionprops统计函
数来获取每个缺陷区域的缺陷信息。裂纹图像二值
化阈值的选择与减薄缺陷的一致，基于#1缺陷的实
际长度将阈值选择为0. 2，裂纹缺陷的图像灰度直方
图如图10所示， 其二值化分割处理结果如图11所示。
裂纹定位与长度尺寸评估结果及误差如表3所示，
可见，裂纹定位误差在1 mm内，长度评估误差最大
为11. 7%，产生于6 mm宽度的#7、#8和#9缺陷处，
可以看出，随着裂纹宽度的增加，裂纹两端的散射增 图 10 裂纹缺陷的图像灰度直方图
加，用于标定缺陷边缘的阈值比其他宽度裂纹边缘 真研究证明了PE管道不同深度外壁减薄和裂纹在
的数值要小，使得裂纹长度的评估误差增大。 Ka波段特定频段处的S 11 信号响应存在差异。搭建
Ka波段微波检测试验平台并对PE管道试件进行扫
3 结论
查和数据采集，经过奇异值分解抑制杂波提高S 11 信
文章通过数值仿真和试验，探究了微波检测技 号的信噪比后，利用波谱重构成像方法对缺陷成像，
术对PE管道外壁缺陷检测及定量评估的可行性。 仿 并对所成图像进行基于像素最大值的图像融合及
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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测