基于X射线立体视觉的自动检测系统关键技术研究

当前对产品内部结构检测分析的最有效方法仍然是X射线CT检测技术，但其庞大的投影数据采集与重建难以满足在线检测的实时性。目前针对精密产品内部零部件的漏装、错装及相互之间空间位置关系是否正确的快速自动无损检测，依旧是行业内没有很好解决的难题。本项目突破常规的X射线检测方法，拟构建新型的基于X射线立体视觉的自动检测系统，获取产品在全周向视角下垂直于射线光路的图像序列（而非平行于射线束的CT断层投影数据），提取识别特征，完成快速自动识别。为此研究系统成像的物理机理，推导空间采样频率与先验已知的最小结构尺寸及系统分辨率之间关系的空间采样准则，保障空间结构信息的完整获取；研究包含有多种结构体及其空间尺度畸变特性的变步长自适应采样机制，剖析序列图像之间的有序相关性，实现有限方位下利用不完全数据的快速识别理论，并实验验证。项目的研究有助于推动我国X射线自动识别新技术的发展及其在工业领域的更广泛应用。

当前对产品内部结构检测分析的最有效方法仍然是X射线CT检测技术，但其庞大的投影数据采集与重建难以满足在线检测的实时性。目前针对精密产品内部零部件的漏装、错装及相互之间空间位置关系是否正确的快速自动无损检测，依旧是行业内没有很好解决的难题。本项目突破常规的X射线检测方法，拟构建新型的基于X射线立体视觉的自动检测系统，获取产品在全周向视角下垂直于射线光路的图像序列而非平行于射线束的CT断层投影数据，提取识别特征，完成快速自动识别。主要研究内容包括X射线立体视觉检测系统的优化设计与物理机理研究，产品内部空间结构信息的获取方法研究，以及特征提取与利用不完全数据的快速识别方法研究。.为此剖析系统成像的物理机理，研究了空间采样频率与先验已知的最小结构尺寸及系统分辨率之间关系的空间采样准则，对于最小识别结构尺寸确定的任意一个三维结构体，总可以确定一个最大采样步长，保障空间结构信息的完整获取。旋转产品并在周向方位下以该步长为采样间隔获取产品图像，得到的图像序列包含了产品识别所需要的完整结构信息。基于空间采样准则，研究了采样步长受限于待识别结构尺寸与空间畸变特性的变步长采样机制，采样步长与待识别结构尺寸满足递增指数逼近规律，与空间畸变的关系曲线满足正弦逼近规律。对产品内部多个识别目标，在最优识别区间内采用变步长机制快速获取待测产品的周向方位图像序列，通过剖析不同方位下序列图像之间的有序相关性，实现了在单一或有限方位下利用不完全数据对多个待识别区域的快速识别。.本项目的研究是基于产品内部结构状态检测的技术现状，从工程实践的个案解决到通用性指导理论研究而提出的切实需求，所提出的问题是存在于所有视觉检测系统中的共性问题，项目的研究初步形成了一套具有通用性的先验理论指导体系，为产品内部装配结构正确性的X射线快速自动检测奠定了一定基础，项目的研究有助于推动我国X射线自动识别新技术的发展及其在工业领域的更广泛应用。