偽彩色技術在超聲無損檢測中應用

1 引 言
       心理生理學的研究表明，人眼對彩色的變化遠比對灰度的變化敏感。對灰度圖像進行偽彩色處理是一種非常有效的圖像增強技術。灰度圖像的偽彩色技術已在醫學、工程和軍事等領域獲得了廣泛的應用。
       無損檢測(Nondestructivdesting NDT)技術近年來得到越來越多的重視和應用，超聲波檢測是常規無損檢測手段，受到多重視、得到多應用的無損檢測方法。在超聲無損檢測領域，對缺陷的判別目前}要是通過人眼直接對檢測設各所得到的圖像進行觀察來判斷的。一般的設各得到的圖像都是灰度圖像。本文將偽彩色技術應用到超聲無損檢測，通過對檢測結果進行偽彩色處理，將灰度圖像轉換為彩色圖像，從而提高了無損檢測結果的直觀性，增強了對缺陷的表達能力。
2超聲無損檢測
       超聲波檢測是利用超聲波在不同材料界面上會產生反射和折射的性質來進行材料缺陷檢測的。它既可用于生產線成批檢查，也適合在野外對零件和部件進行檢查。其，I}}B烈,C烈掃描探傷儀器還可以將缺陷以圖像方式顯小出來。但目前的超聲無損檢測技術還存在如下問題:對缺陷的判別}要依賴于操作者的經驗、對缺陷的定量檢測尚無可靠而有效的技術、檢測結果顯小方式不直觀等。
3偽彩色技術
       顏色屬于物理學和生理心理學的范疇，它是由光(電磁能)經過與周圍環境相互作用后到達人眼，并經一系列物理和化學變化轉化為人眼所能感知的電脈沖的結果，囚而，顏色的形成是一個復雜的物理和心理相互作用的過程，它涉及到光的傳播特性、人眼結構及人腦心理感知等內容。
       由于顏色的定義方式有許多種，不同的場合所使用的顏色系統也不盡相同。目前，常用的顏色空間有七種，它們分別是:光譜空間、RGB空間、SV空間、LS空間、GE-XZ空間、CI E- xy空間和G E- LUV空間為人們所熟悉的是RG B空間，即所謂三基色原理:自然界常見的絕大多數彩色都可以用三種基本色紅C RecD、綠(Green、藍(Blue)按照適當的比例混合組成的某個等效色來模擬，這個等效色與實際色作用于人眼所引起的彩色視覺是相同的，其配色方程可表示為：
[F]= R (R) + G( G) + B(B) (1)
R, G, B是 任*色F的三色系數。
       純的單色光在實際生活中是少見的，人們所看到的顏色都是混合色。彩色圖形顯示器(CRT)上每個像素都是由紅、綠、藍三捉熒光點組成，這是以人類視覺顏色感知的三刺激理論為基礎設計的。三刺激理論基于這樣一個假設:人類眼睛的視網膜中有三種錐狀視覺細胞，分別對紅、綠、藍3種光敏感。
       大量實驗表明，人的眼睛大約可以分辨35萬種顏色，但只能分辨128種不同的色彩。在可見光譜的兩端附近，人眼可以區別出波長相差10nm左右的兩種不同色彩。而在光譜的藍色至黃色區間，卻可以分辨出波長僅相差1 run左右的兩種不同色彩。人眼分辨飽和度的功能比分辨色彩的能力差。對紅、紫色只能分辨出16種不同的飽和度。
      工程中經常要用到各種各樣的灰度圖象，為增強其表現能力，人們想到可以將這些灰度圖象轉換為對應的彩色圖象。偽彩色處理技術就是把黑白圖象的各個灰度按某種關系映射成相應的彩色。這種映射只是輸人和輸出象素間一一對應，而不涉及象素空間的位置變化。
       偽彩色增強技術作為一種圖象處理技術，其目的是對圖象進行加工，以得到對具體應用來說視頻效果更好、更有用的圖象。由于具體的應用和要求的不同，所需要的具體偽彩色編碼也可以大不相同。
       偽彩色圖象增強就是把圖象的各個灰度值，按照一定的函數關系映射成相應的彩色，不同的灰度級對應不同的彩色。根據色度學原理，任何一種顏色都可以由紅、綠、藍三基色按不同的比例來合成，因此圖象的偽彩色處理首先要設定紅、綠、藍三個變色函數，對應每一個f(x,y)都有相應的紅、綠、藍輸出，之后三者又合成一個彩色，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 偽彩色技術的應用
       超聲波檢測中常用的方法有兩種:脈沖反射法和聲波穿透法。本系統采用的是聲波穿透法，掃描方式是C掃描。采用了偽彩色圖象處理常用的方式:密度(或強度)分層技術。
       分層技術可解釋為:作一個平面，使用權其平行于圖象的坐標平面，那么，每一個平面在相交的區域上把函數進行分層。密度分層源于灰度級密度。顯然，將密度分層的面規定不同的顏色，則灰度級在平面上的任何象素都可用同一彩色進行編碼。這種技術可歸納為:
       假設在灰度級L1,L2……Lm處定Xm面，令Ll代表一種顏色{f(x,y)=O},L2代表另一種顏色{f(x,Y)=1}，……Lm代表一種顏色{(x,y) = LI。設0
f(x ,y) = CK 若 f( x,y)∈RK (6)
      式中CK是被分層平面所定義的與第RK區域有關的彩色。根據具體的應用要求，可以利用多閾值法將一幅圖象分成不同的區域，然后按密度分層將其著色并映射到顯示平面上，使其成像為閾值化的偽彩色圖象。在本系統中，不同的彩色代表不同的缺陷類型和大小。
5結束語
       超聲無損檢測技術近年來得到了越來越多的重視和應用，如何增強其對缺陷的表達效果是個重要問題。盡管有不少新的理論被應用于這一領域，但能夠應用于實際檢測過程的并不多見。本文將便于計算機實現的偽彩色技術應用于超聲無損檢測領域，取得了很好的效果，說明偽彩色技術在超聲無損檢測領域有良好的實用價值和應用前景。