伪彩色技术在超声无损检测中应用

1 引 言

心理生理学的研究表明，人眼对彩色的变化远比对灰度的变化敏感。对灰度图像进行伪彩色处理是一种非常有效的图像增强技术。灰度图像的伪彩色技术已在医学、工程和军事等领域获得了广泛的应用。

无损检测(Nondestructivdesting NDT)技术近年来得到越来越多的重视和应用，超声波检测是常规无损检测手段，受到最多重视、得到最多应用的无损检测方法。在超声无损检测领域，对缺陷的判别目前}要是通过人眼直接对检测设各所得到的图像进行观察来判断的。一般的设各得到的图像都是灰度图像。本文将伪彩色技术应用到超声无损检测，通过对检测结果进行伪彩色处理，将灰度图像转换为彩色图像，从而提高了无损检测结果的直观性，增强了对缺陷的表达能力。

2超声无损检测

超声波检测是利用超声波在不同材料界面上会产生反射和折射的性质来进行材料缺陷检测的。它既可用于生产线成批检查，也适合在野外对零件和部件进行检查。其，I}}B烈,C烈扫描探伤仪器还可以将缺陷以图像方式显小出来。但目前的超声无损检测技术还存在如下问题:对缺陷的判别}要依赖于操作者的经验、对缺陷的定量检测尚无可靠而有效的技术、检测结果显小方式不直观等。

3伪彩色技术

颜色属于物理学和生理心理学的范畴，它是由光(电磁能)经过与周围环境相互作用后到达人眼，并经一系列物理和化学变化转化为人眼所能感知的电脉冲的结果，囚而，颜色的形成是一个复杂的物理和心理相互作用的过程，它涉及到光的传播特性、人眼结构及人脑心理感知等内容。

由于颜色的定义方式有许多种，不同的场合所使用的颜色系统也不尽相同。目前，常用的颜色空间有七种，它们分别是:光谱空间、RGB空间、SV空间、LS空间、GE-XZ空间、CI E- xy空间和G E- LUV空间最为人们所熟悉的是RG B空间，即所谓三基色原理:自然界常见的绝大多数彩色都可以用三种基本色红C RecD、绿(Green、蓝(Blue)按照适当的比例混合组成的某个等效色来模拟，这个等效色与实际色作用于人眼所引起的彩色视觉是相同的，其配色方程可表示为：

[F]= R (R) + G( G) + B(B) (1)

R, G, B是 任意彩色F的三色系数。

纯的单色光在实际生活中是少见的，人们所看到的颜色都是混合色。彩色图形显示器(CRT)

上每个像素都是由红、绿、蓝三捉荧光点组成，这是以人类视觉颜色感知的三刺激理论为基础设计的。三刺激理论基于这样一个假设:人类眼睛的视网膜中有三种锥状视觉细胞，分别对红、绿、蓝3种光最敏感。

大量实验表明，人的眼睛大约可以分辨35万种颜色，但只能分辨128种不同的色彩。在可见光谱的两端附近，人眼可以区别出波长相差10nm左右的两种不同色彩。而在光谱的蓝色至黄色区间，却可以分辨出波长仅相差1 run左右的两种不同色彩。人眼分辨饱和度的功能比分辨色彩的能力差。对红、紫色只能分辨出16种不同的饱和度。

工程中经常要用到各种各样的灰度图象，为增强其表现能力，人们想到可以将这些灰度图象转换为对应的彩色图象。伪彩色处理技术就是把黑白图象的各个灰度按某种关系映射成相应的彩色。这种映射只是输人和输出象素间一一对应，而不涉及象素空间的位置变化。

伪彩色增强技术作为一种图象处理技术，其目的是对图象进行加工，以得到对具体应用来说视频效果更好、更有用的图象。由于具体的应用和要求的不同，所需要的具体伪彩色编码也可以大不相同。

伪彩色图象增强就是把图象的各个灰度值，按照一定的函数关系映射成相应的彩色，不同的灰度级对应不同的彩色。根据色度学原理，任何一种颜色都可以由红、绿、蓝三基色按不同的比例来合成，因此图象的伪彩色处理首先要设定红、绿、蓝三个变色函数，对应每一个f(x,y)都有相应的红、绿、蓝输出，之后三者又合成一个彩色，用下面配色方程表示:

R(x ,y)= TR{f(x ,y)} (2)

G(x ,y)= TG{f(x ,y)} (3)

B(x ,y)= TB{f(x ,y)} (4)

(R, G, B) ={R(x ,y)，G(x ,y)，B(x ,y)} (5)

4 伪彩色技术的应用

超声波检测中最常用的方法有两种:脉冲反射法和声波穿透法。本系统采用的是声波穿透

法，扫描方式是C扫描。采用了伪彩色图象处理最常用的方式:密度(或强度)分层技术。

分层技术可解释为:作一个平面，使用权其平行于图象的坐标平面，那么，每一个平面在相交的区域上把函数进行分层。密度分层源于灰度级密度。显然，将密度分层的面规定不同的颜色，则灰度级在平面上的任何象素都可用同一彩色进行编码。这种技术可归纳为:

假设在灰度级L1,L2……Lm处定Xm面，令Ll代表一种颜色{f(x,y)=O},L2代表另一种颜色{f(x,Y)=1}，……Lm代表一种颜色{(x,y) = LI。设0

f(x ,y) = CK 若 f( x,y)∈RK (6)

式中CK是被分层平面所定义的与第RK区域有关的彩色。根据具体的应用要求，可以利用多阈值法将一幅图象分成不同的区域，然后按密度分层将其着色并映射到显示平面上，使其成像为阈值化的伪彩色图象。在本系统中，不同的彩色代表不同的缺陷类型和大小。

本软件系统是基于Microa}ft W ndaNS2000 Professional操作系统，采用面向对象的软件设计方法，用Microsoft Visual C++6.0实现。

5结束语

超声无损检测技术近年来得到了越来越多的重视和应用，如何增强其对缺陷的表达效果是个重要问题。尽管有不少新的理论被应用于这一领域，但能够应用于实际检测过程的并不多见。本文将便于计算机实现的伪彩色技术应用于超声无损检测领域，取得了很好的效果，说明伪彩色技术在超声无损检测领域有良好的实用价值和应用前景。(end)