一種珍珠珠層厚度的無損檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種珍珠珠層厚度的無損檢測方法，包括：利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像；依據像素點的灰度值，判斷一個像素點是否為邊界點，從而從初始圖像中識別出待測物體圖像的所有的邊界點；對于標準球體，利用識別出的邊界點擬合成一個圓，并以該圓的半徑為標準球體圖像的半徑R0；對于待測珍珠，利用識別出的邊界點擬合成三個同心圓，其中，以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2，以位于最外側的一個圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑R1；待測珍珠的半徑為r1=μR1，珠核的半徑為r2=μR2，則珠層厚度為r=r1-r2，其中，比例系數μ=r0／R0，r0為標準球體的半徑。本發明實現了珠層厚度的計算，測量結果更為準確。
【專利說明】一種珍珠珠層厚度的無損檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及珍珠珠層的檢測方法，尤其涉及一種利用X射線放射源的珍珠珠層厚度的無損檢測方法。
【背景技術】 [0002]珍珠是一個不透明的小球體，人們很容易從外觀上對珍珠的顏色、光澤、圓度、規格大小以及光潔度進行判別。如果想深入了解珍珠的內部結構，一般要通過打孔或解剖的方式才能做到，但這樣做會使珍珠遭到破壞。
[0003]隨著計算機技術的發展，目前人們主要使用X射線技術和光學相干層析成像技術對珍珠進行無損檢測。這些新成果應用于珍珠檢測領域，比較有效地解決了“珍珠鑒定和定量檢測”的難題。但目前的X射線和光學相干層析成像技術存在一些缺陷，具體來說，一般的X射線檢測技術直接通過被測珍珠的影像來計算珍珠的半徑，在這個過程中各種參數的測量存在誤差，尤其是一些參數如射線源到珍珠內部點B的距離是無法測量得到的，這就導致很難測得被測珍珠的半徑IV計算的結果誤差無法控制(如圖1所示)。
【發明內容】
[0004]針對上述技術問題，本發明提供了一種誤差可控的珍珠珠層厚度的無損檢測方法。
[0005]本發明提供的技術方案為:
[0006]一種珍珠珠層厚度的無損檢測方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，其中，所述兩個待測物體包括標準球體和待測珍珠，其中，待測珍珠包括珠核以及環狀的珠層，所述珠核位于所述珠層的中心；
[0008]步驟二、依次從兩個初始圖像中識別出兩個待測物體圖像的邊界點，具體過程為: (I)所述初始圖像由多個規則排列的像素點構成，依據各像素點的灰度值對各像素點進行區分，如一個像素點的灰度值高于灰度閾值，則該像素點為構成待測物體圖像的像素點，如一個像素點的灰度值低于灰度閾值，則該像素點為構成背景的像素點，(2)檢測所有的像素點，在相鄰兩個像素點中，第一個像素點為構成待測物體圖像的像素點，第二個像素點為構成背景的像素點時，以第一個像素點為待測物體圖像的邊界點，從而識別出待測物體圖像的所有的邊界點；
[0009]步驟三、以標準球體為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成一個圓，并以該圓的半徑為標準球體圖像的半徑R0 ;
[0010]步驟四、以待測珍珠為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成三個同心圓，其中，以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2，以位于最外側的一個圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑R1;
[0011]步驟五、所述待測珍珠的半徑為A= i! R1，所述珠核的半徑為r2=y R2，則所述珠層厚度為rH,其中，比例系數/ Rtl, A為所述標準球體的半徑。
[0012]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述步驟一中，利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，具體過程為:
[0013](I)成像設備提供一成像平面，在X射線放射源和所述成像平面之間規劃一平行于所述成像平面的參考直線，將所述標準球體設置在所述X射線放射源和所述成像平面之間，并且使所述標準球體的球心位于所述參考直線上，利用所述X射線放射源照射所述標準球體，從而在所述成像平面上得到第一初始圖像；
[0014](2)將待測珍珠設置在X射線放射源和成像設備之間，并且使所述待測珍珠的球心也位于所述參考直線上，利用所述X射線放射源照射所述待測珍珠，從而在所述成像平面上得到第二初始圖像。[0015]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述步驟一的(I)中，所述標準球體的球心位于所述X射線放射源到所述成像平面的垂線段上；所述步驟一的(2)中，所述待測珍珠的球心也位于所述X射線放射源到所述成像平面的垂線段上。
[0016]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述X射線放射源到所述參考直線的距離a≥20rQ。
[0017]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述步驟一中，選擇與所述待測珍珠的半徑接近的標準球體。
[0018]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述標準球體為鋼球。
[0019]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述步驟四中，以待測珍珠為待測物體時，在步驟二識別出的所有的邊界點中，彼此相鄰的兩個邊界點位于同一條邊界上，從而判斷出分別構成珠核的邊界的第一組邊界點、構成珠層的內邊界的第二組邊界點以及構成珠層的外邊界的第三組邊界點，在第一組邊界點中，每間隔預定個數j取一個邊界點，從而選取到k個點，利用k個點擬合一個與所述珠核圖像對應的圓，則上述與珠核圖像對應的圓的半徑為珠核圖像的半徑，在第三組邊界點中，每間隔預定個數m取一個邊界點，從而選取到n個點，利用n個點擬合一個與所述待測珍珠圖像對應的圓，則上述與待測珍珠圖像對應的圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑。
[0020]優選的是，所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法中，所述步驟三中，以標準球體為待測物體時，在步驟二識別出的所有的邊界點中，每間隔預定個數g取一個邊界點，從而選取到h個邊界點，利用h個點擬合一個與所述標準球體圖像對應的圓，則該與所述標準球體圖像對應的圓的半徑為標準球體圖像的半徑。
[0021]本發明所述的檢測方法具有以下有益效果:
[0022](I)本發明依據像素點的灰度值，判斷一個像素點是否為邊界點，從而從初始圖像中識別出待測物體圖像的所有的邊界點。對于標準球體，利用邊界點擬合一個圓，并以該圓的半徑作為標準球體圖像的半徑；同樣的，對于待測珍珠，利用邊界點擬合出三個同心圓，并以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2，以位于最外側的一個圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑札。由于待測珍珠的半徑為m R1，珠核的半徑為r2=y R2，并且比例系數U=r0 / Rtl, ^為所述標準球體的半徑，從而實現了珠層厚度的計算，珠層厚度為r=r1-r2。
[0023](2)本發明對珠層厚度的計算過程不再需要計算參數(比如X射線放射源到待測珍珠內部的B點的距離)，同時使得計算過程中的誤差可控，使測量結果更為準確，測量誤差一般小于0.2%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為現有技術中的待測珍珠的檢測示意圖；
[0025]圖2為本發明所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法的流程圖；
[0026]圖3 (a)為本發明所述的標準球體的一個實施例的檢測示意圖；
[0027]圖3(b)為本發明所述的待測珍珠的一個實施例的檢測示意圖；
[0028]圖4為本發明所述的夾具的一個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文 字能夠據以實施。
[0030]如圖2、圖3(a)和圖3(b)所示，本發明提供一種珍珠珠層厚度的無損檢測方法，包 括以下步驟:
[0031]步驟101、利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，其中，所 述兩個待測物體包括標準球體和待測珍珠，其中，待測珍珠包括珠核以及環狀的珠層，所述 珠核位于所述珠層的中心；
[0032]步驟102、依次從兩個初始圖像中識別出兩個待測物體圖像的邊界點，具體過程 為:(1)所述初始圖像由多個規則排列的像素點構成，依據各像素點的灰度值對各像素點 進行區分，如一個像素點的灰度值高于灰度閾值，則該像素點為構成待測物體圖像的像素 點，如一個像素點的灰度值低于灰度閾值，則該像素點為構成背景的像素點，(2)檢測所有 的像素點，在相鄰兩個像素點中，第一個像素點為構成待測物體圖像的像素點，第二個像素 點為構成背景的像素點時，以第一個像素點為待測物體圖像的邊界點，從而識別出待測物 體圖像的所有的邊界點；
[0033]步驟103、以標準球體為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成一個圓， 并以該圓的半徑為標準球體圖像的半徑Rtl ；
[0034]步驟104、以待測珍珠為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成三個同心 圓，其中，以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2,以位于最外側的一個圓的半徑 為待測珍珠圖像的半徑R1;
[0035]步驟105、所述待測珍珠的半徑為A= U R1，所述珠核的半徑為r2= U R2,則所述珠層 厚度為rH,其中，比例系數/ Rtl, A為所述標準球體的半徑。
[0036]對于步驟101，利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，具 體過程為:
[0037](I)成像設備提供一成像平面，在X射線放射源和所述成像平面之間規劃一平行 于所述成像平面的參考直線，將所述標準球體設置在所述X射線放射源和所述成像平面之 間，并且使所述標準球體的球心位于所述參考直線上，利用所述X射線放射源照射所述標 準球體，從而在所述成像平面上得到第一初始圖像；
[0038](2)將待測珍珠設置在X射線放射源和成像設備之間，并且使所述待測珍珠的球 心也位于所述參考直線上，利用所述X射線放射源照射所述待測珍珠，從而在所述成像平面上得到第二初始圖像。
[0039]對于得到的第一初始圖像和第二初始圖像，并不能直接確定標準球體圖像和待測珍珠圖像的各個參數，還需要對第一初始圖像和第二初始圖像進行處理。即通過設定灰度閾值，將全部像素點區分為構成待測物體圖像的像素點以及構成背景的像素點，其中灰度閾值可以根據實際需要設定；在全部的像素點中，相鄰的兩個像素點中，第一個像素點為構成待測物體圖像的像素點，第二個像素點為構成背景的像素點時，則說明在第一個像素點和第二個像素點之間發生了灰度的突變，也就是說，第一個像素點正好位于該待測物體圖像的邊界上，是該待測物體圖像的一個邊界點。
[0040]步驟103中，利用步驟102識別出的邊界點擬合成一個圓，并以該圓的半徑為標準球體圖像的半徑Rtl;步驟104中，利用步驟102識別出的邊界點擬合成三個同心圓，其中，以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2，以位于最外側的一個圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑％。圖3(a)和圖3(b)展示了本發明對待測珍珠的檢測原理。
[0041 ] 在圖3 (a)中，點A為X射線放射源，則X射線放射源照射在標準球體上時，線段AE和線段AD可以表示恰好從標準球體邊緣經過的兩束X射線，即線段AE與標準球體相切于點P1，線段AD與標準球體相切于點P2,線段AC為由點A到成像平面的垂線段，則在三角形AED中，AB / AC=BP1 / CE，其中BP1為d0, CE為標準球體圖像的半徑R。，則比例系數U有U =d0 / R0o 本發明假定 BP1 ^ OP1,即 d。^ r0,貝丨J u =r0 / R。。
[0042]經過X射線放射源的照射，待測珍珠在成像平面上成像；并且由于待測珍珠的內部結構包括位于中心的珠核以及位于外層的環狀的珠層，最終所成的像包括珠核圖像和珠層圖像。
[0043]圖3(b)中，點A ’表示X射線放射源，由于待測珍珠的球心也位于參考直線上，則在三角形A’D’E’中，A’B，/A’C’=B’P/ / C，E’，其中B，P/為屯，CE為待測珍珠圖像的半徑R1，則比例系數U還有U=Cl1 / R10
/ R10由于rQ是已知的，則m R115同理，還有B”P/’。0’P/’W/’S d2，則可以計算得到珠核半徑r2= u R2。
[0044]上述計算過程的關鍵在于，假設在X射線放射源和成像平面之間規劃一條平行于成像平面的參考直線，標準球體的球心和待測珍珠的球心必須都位于該參考直線上。本發明采用一種夾具實現上述目的，該夾具具有一對夾緊塊1，每個夾緊塊的內側具有球面，一對夾緊塊的內側相對，一對夾緊塊的球面的直徑位于同一條直線上，該直線就是上述參考直線；當標準球體2或者待測珍珠被設置在一對夾緊塊I之間時，各夾緊塊的球面與標準球體或者待測珍珠的外周面接觸，從而使標準球體的球心或者待測珍珠的球心位于參考直線上(如圖4所示)；夾具由可供X射線透過的材料制成，以便不會干擾標準球體或者待測珍珠的成像。
[0045]上述計算過程不再需要計算A’ B’，解決了計算過程中一些參數難以確認的問題。此外，上述計算過程中，假定Cltl ^ r0, Cl1 ri以及d2 ^ r2，其誤差是可以估計和控制的。這是因為，圖3(a)中線段AE和線段AC的夾角P保持很小的時候，就可以認為(Itl~r(l ;同理，圖3(b)中線段A’E’和線段A’C’的夾角0保持很小的時候，就可以認為Cl1^r1;同理
有d2~r2。
[0046]在圖3 (a)中，在三角形OAPi中，當X射線放射源和標準球體球心之間的距離為標準球體的半徑20倍時，則可以計算出(6=2.85°，此時dQ=0.9988rQ，因此，當X射線放射源到標準球體的球心的距離大于等于標準球體半徑的20倍時，可以認為Cltl ^ 同理，在圖 3(b)中，在三角形0’A’P/中，當X射線放射源和待測珍珠的球心之間的距離大于等于待測珍珠的半徑的20倍時，也有0 ( 2.85°，則也可以認為Cl1 ^ r:;同理有d2 ^ r2。
[0047]此外，計算過程中，誤差還是產生于下面一個因素:測量標準球體圖像的半徑R。、 待測珍珠圖像的半徑R1以及珠核圖像的半徑R2時，會產生誤差。以標準球體為例，由于標準球體的不規則及設備本身的原因會造成成像不是嚴格的圓形，這時直接在標準球體圖像上測量半徑R。，就可能產生誤差。在一個實施例中，本發明采用以下方法控制上述誤差，對于標準球體，在步驟102識別出的所有的邊界點中，每間隔預定個數g取一個邊界點，從而選取到h個邊界點，利用h個點擬合一個與所述標準球體圖像對應的圓，則該與所述標準球體圖像對應的圓的半徑為標準球體圖像的半徑。但實際上，上述擬合算法仍然會引入誤差， 假設擬合之后的標準球體圖像對應的圓的半徑和真實半徑之差為dK，那么由此造成的誤差為udK。此處只要擬合算法足夠精確，該誤差還是可控的。
[0048]同樣的，對于待測珍珠圖像的半徑以及珠核圖像的半徑也可以借助擬合算法計算得到。對于待測珍珠，待測珍珠圖像中實際有三條邊界一珠核的邊界、珠層的內邊界以及珠層的外邊界，因此，在步驟102識別出的所有的邊界點中，首先要確定出哪些邊界點是位于同一邊界上的，即認為，彼此相鄰的兩個邊界點位于同一條邊界上，從而判斷出分別構成珠核的邊界的第一組邊界點、構成珠層的內邊界的第二組邊界點以及構成珠層的外邊界的第三組邊界點；進一步的，在第一組邊界點中，每間隔預定個數j取一個邊界點，從而選取到k個點，利用k個點擬合一個與所述珠核圖像對應的圓，則上述與珠核圖像對應的圓的半徑為珠核圖像的半徑，在第三組邊界點中，每間隔預定個數m取一個邊界點，從而選取到 n個點，利用n個點擬合一個與所述待測珍珠圖像對應的圓，則上述與待測珍珠圖像對應的圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑。其中，g、k和m的取值越小，則擬合的準確度越高。
[0049]在一個實施例中，步驟一中，標準球體的球心位于所述X射線放射源到所述成像平面的垂線段上；步驟三中，待測珍珠也位于所述X射線放射源到所述成像平面的垂線段上。即如圖3(a)和圖3(b)所示，標準球體的球心和待測珍珠的球心的位置是重合的。當標準球體的球心與待測珍珠的球心同時位于參考直線上，但都不位于X射線放射源到成像平面的垂線段上時，只要標準球體的球心或者待測珍珠的球心偏離垂線段的程度較小(這個偏離程度在2°范圍內都是可以的)，仍然可以控制誤差在合理的范圍內。
[0050]本發明采用鋼球作為標準球體。
[0051]以下給出一組實施例`的測量誤差(見表1)。這一組實施例的檢測步驟包括:
[0052]步驟一、利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，其中，所述兩個待測物體包括標準球體和待測珍珠，其中，待測珍珠包括珠核以及環狀的珠層，所述珠核位于所述珠層的中心，其中，X射線放射源到標準球體的球心的距離為117毫米，標準球體的球心到成像平面的距離是262毫米；
[0053]步驟二、依次從兩個初始圖像中識別出兩個待測物體圖像的邊界點，具體過程為: (I)所述初始圖像由多個規則排列的像素點構成，依據各像素點的灰度值對各像素點進行區分，如一個像素點的灰度值高于灰度閾值，則該像素點為構成待測物體圖像的像素點，如一個像素點的灰度值低于灰度閾值，則該像素點為構成背景的像素點，(2)檢測所有的像素點，在相鄰兩個像素點中，第一個像素點為構成待測物體圖像的像素點，第二個像素點為構成背景的像素點時，以第一個像素點為待測物體圖像的邊界點，從而識別出待測物體圖像的所有的邊界點；上述灰度閾值為10 ；
[0054]步驟三、以標準球體為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成一個圓，并以該圓的半徑為標準球體圖像的半徑R0 ;
[0055]步驟四、以待測珍珠為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成三個同心圓，其中，以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2，以位于最外側的一個圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑R1 ；g> k和m的取值均為O。
[0056]步驟五、所述待測珍珠的半徑為m R1，所述珠核的半徑為r2=y R2，則所述珠層厚度為rH,其中，比例系數/ Rtl, A為所述標準球體的半徑。
【權利要求】
1.一種珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一、利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，其中，所述兩個待測物體包括標準球體和待測珍珠，其中，待測珍珠包括珠核以及環狀的珠層，所述珠核位于所述珠層的中心；步驟二、依次從兩個初始圖像中識別出兩個待測物體圖像的邊界點，具體過程為:(I) 所述初始圖像由多個規則排列的像素點構成，依據各像素點的灰度值對各像素點進行區分，如一個像素點的灰度值高于灰度閾值，則該像素點為構成待測物體圖像的像素點，如一個像素點的灰度值低于灰度閾值，則該像素點為構成背景的像素點，(2)檢測所有的像素點，在相鄰兩個像素點中，第一個像素點為構成待測物體圖像的像素點，第二個像素點為構成背景的像素點時，以第一個像素點為待測物體圖像的邊界點，從而識別出待測物體圖像的所有的邊界點； 步驟三、以標準球體為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成一個圓，并以該圓的半徑為標準球體圖像的半徑Rtl ；步驟四、以待測珍珠為待測物體時，利用步驟二識別出的邊界點擬合成三個同心圓，其中，以位于中心的一個圓的半徑為珠核圖像的半徑R2,以位于最外側的一個圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑R1;步驟五、所述待測珍珠的半徑為A= y R1，所述珠核的半徑為r2=y R2，則所述珠層厚度為rn,其中，比例系數Ii=Irci / Rtl, A為所述標準球體的半徑。
2.如權利要求1所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述步驟一中，利用X射線放射源逐一照射兩個待測物體，得到兩個初始圖像，具體過程為:(1)成像設備提供一成像平面，在X射線放射源和所述成像平面之間規劃一平行于所述成像平面的參考直線，將所述標準球體設置在所述X射線放射源和所述成像平面之間， 并且使所述標準球體的球心位于所述參考直線上，利用所述X射線放射源照射所述標準球體，從而在所述成像平面上得到第一初始圖像；(2)將待測珍珠設置在X射線放射源和成像設備之間，并且使所述待測珍珠的球心也位于所述參考直線上，利用所述X射線放射源照射所述待測珍珠，從而在所述成像平面上得到第二初始圖像。
3.如權利要求2所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述步驟一的(I) 中，所述標準球體的球心位于所述X射線放射源到所述成像平面的垂線段上；所述步驟一的(2)中，所述待測珍珠的球心也位于所述X射線放射源到所述成像平面的垂線段上。
4.如權利要求3所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述X射線放射源到所述參考直線的距離a ^ 20rQ。
5.如權利要求4所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述步驟一中，選擇與所述待測珍珠的半徑接近的標準球體。
6.如權利要求5所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述標準球體為鋼球。
7.如權利要求1~6中任一項所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述步驟四中，以待測珍珠為待測物體時，在步驟二識別出的所有的邊界點中，彼此相鄰的兩個邊界點位于同一條邊界上，從而判斷出分別構成珠核的邊界的第一組邊界點、構成珠層的內邊界的第二組邊界點以及構成珠層的外邊界的第三組邊界點，在第一組邊界點中，每間隔預定個數j取一個邊界點，從而選取到k個點，利用k個點擬合一個與所述珠核圖像對應的圓，則上述與珠核圖像對應的圓的半徑為珠核圖像的半徑，在第三組邊界點中，每間隔預定個數m取一個邊界點，從而選取到n個點，利用n個點擬合一個與所述待測珍珠圖像對應的圓，則上述與待測珍珠圖像對應的圓的半徑為待測珍珠圖像的半徑。
8.如權利要求7所述的珍珠珠層厚度的無損檢測方法，其特征在于，所述步驟三中，以標準球體為待測物體時，在步驟二識別出的所有的邊界點中，每間隔預定個數g取一個邊界點，從而選取到h個邊界點，利用h個點擬合一個與所述標準球體圖像對應的圓，則該與所述標準球體圖像對應的 圓的半徑為標準球體圖像的半徑。
【文檔編號】G01B15/02GK103528549SQ201310477360
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】何錦鋒, 曾明, 廖斌, 張清 申請人:廣西壯族自治區質量技術監督局珍珠產品質量監督檢驗站
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
