СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ СРАВНИВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ С РАЗЛИЧНЫМИ УРОВНЯМИ КОНТРАСТНОСТИ Российский патент 2009 года по МПК G06T5/40 H04N9/69 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в целом относится к недеструктивной оценке и, более конкретно, к цифровой радиографии.

Уровень техники

Недеструктивная оценка (НДО) хорошо известна при обследовании деталей или материалов на дефекты, такие как пористость или включения типа пузырьков газа или постороннего материала. Например, для НДО промышленных деталей для таких систем, как трубопроводные системы, конструкции и транспортные средства, такие как суда, наземный транспорт и воздушные транспортные средства (самолеты, космические корабли), используют рентгеновские лучи. Возьмем еще один и более конкретный пример:

поскольку в самолетостроении широко используются алюминиевые отливки, расходы на обследование алюминиевых отливок с использованием НДО представляют значительную долю от общих расходов на обследование самолета.

Упомянутое использование рентгеновских лучей иногда называют радиографией. Традиционно методы радиографии предполагают помещение исследуемой на дефекты детали между источником рентгеновских лучей и галогенидосеребряной пленкой. Однако традиционные методы с использованием галогенидосеребряной пленки являются дорогостоящими и трудоемкими.

Снижение себестоимости и трудоемкости, связанных с традиционными методами с использованием галогенидосеребряной пленки, было достигнуто применением цифровых радиографических методов. Цифровая радиография охватывает широкий спектр технологий, в том числе технологий индикаторной панели, компьютерной радиографии и разнообразных технологий с использованием сцинтилляционных и цифровых камер. При переходе от традиционной пленочной радиографии к цифровой радиографии могут быть устранены расходы, связанные с приобретением пленки, обработкой пленки и удалением химических отходов. Кроме того, значительная экономия может быть получена за счет сокращения рабочего цикла и автоматизации, которые обеспечивает цифровая радиография.

Основным препятствием для внедрения цифровой радиографии для ряда промышленных применений является отсутствие эталонных цифровых изображений.

Возникает много различий в радиографическом изображении, полученном на пленке, при сравнивании его с радиографическим изображением, полученным с помощью существующих в настоящее время многочисленных цифровых модальностей. Вследствие этого непосредственное сравнивание цифровых рентгенограмм с имеющимися эталонными рентгенограммами, отснятыми на пленке, приводит к различающимся оценкам уровней серьезности дефектов между разными цифровыми модальностями и между цифровой и пленочной радиографией.

В промышленности алюминиевого литья была сделана попытка устранить эти различия, превратив имеющиеся пленочные эталонные рентгенограммы (эталонные рентгенограммы типа ASTM E155 для обследования алюминиевых и магниевых отливок) в цифровые изображения. Однако традиционные пленочные эталонные рентгенограммы типа ASTM E155 не переводятся непосредственно в область цифровой радиографии. Существующие эталонные рентгенограммы оказались непригодными по двум причинам: (1) различие в пространственном разрешении между радиографической пленочной и цифровой радиографической системами и (2) различие в динамическом диапазоне между пленочным и многими из цифровых детекторов.

Что касается первого недостатка использования существующих пленочных эталонных рентгенограмм, размер зерна обычной радиографической пленки составляет от примерно 3 µм до примерно 10 µм, в то время как межпиксельное расстояние для цифровых радиографических систем, которые пригодны для обследования алюминиевых отливок без применения геометрического увеличения, составляет от примерно 50 µм до примерно 139 µм. Эти различия в разрешении, судя по всему, не препятствуют выявлению дефектов. Однако, в действительности, эти различия в разрешении влияют на оценку уровня серьезности дефектов. Например, фиг.1 представляет пленочную рентгенограмму 10 плиты три с удлиненными порами 1/4'' (ASTM E155), которая была оцифрована с межпиксельным расстоянием 140 µм; фиг.2 представляет пленочную рентгенограмму 20 плиты пять той же серии, оцифрованной с межпиксельным расстоянием 50 µм; и фиг.3 представляет пленочную рентгенограмму 30, которая является той же самой, что и пленочная рентгенограмма 10 (фиг.1), но оцифрована при 50 µм. Путем сравнивания рентгенограмм 10, 20 и 30 можно видеть, что различие в разрешении детектора (или, в случае оцифровывания, пиксельного размера) от 50 до 140 µм приводит к сдвигу кажущегося уровня серьезности дефекта приблизительно на две плиты.

Что касается второго недостатка использования существующих пленочных эталонных рентгенограмм, разница в динамическом диапазоне между пленочным и многими цифровыми детекторами показала, что использование эталонных рентгенограмм ASTM E155 не подходит для оценки уровня серьезности дефекта в алюминиевых отливках. Широкий динамический диапазон цифровых детекторов в сочетании с ограничением в числе интенсивностей уровня серого, которые человек может различать, делает необходимым перемещение от детали к детали данного изображения с использованием ряда окон. Такую операцию в настоящее время выполняют с помощью ступенчатой подстройки контрастности (ширины окна) с последующим изменением яркости (уровня окна) с целью рассмотрения деталей изображения.

Недостаток такого подхода возникает при подгонке контрастности производственной рентгенограммы, полученной с помощью цифрового детектора. При использовании высокой контрастности непрерывность выглядит хуже (т.е. более высокий номер плиты). При использовании низкой контрастности, непрерывность может не быть видна вообще. Этот эффект показан, например, на фиг.4-6. Все изображения получены из одинарной цифровой рентгенограммы с 16-битным динамическим диапазоном на образце алюминия по ASTM E155 с удлиненными порами (1/4''). Фиг.4 и 6 представляют цифровые рентгенограммы 40 и 60 соответственно, с одной и той же установленной контрастностью, а фиг.6 представляет цифровую рентгенограмму 50 с несколько более высоко установленной контрастностью. При сравнивании цифровой рентгенограммы 40 (фиг.4) с цифровой рентгенограммой 50 (фиг.5) наблюдается значительное различие даже несмотря на то, что обе они относятся к плите два и получены из одной и той же рентгенограммы. Напротив, цифровая рентгенограмма 50 (фиг.5) выглядит более похожей на цифровую рентгенограмму 60 (фиг.6). Однако цифровая рентгенограмма 60 (фиг.6) относится к плите семь - разница в пять уровней серьезности дефекта по сравнению с плитой 2 (см. Фиг.4 и 5).

Из-за отсутствия возможности нормировки контрастности стандартного эталонного изображения относительно изображения детали с использованием известных методов было также невозможно непосредственное сравнивание между стандартным эталонным изображением и изображением детали. Таким образом, для того, чтобы реализовать предлагаемую цифровой радиографией экономию требуется создание цифровых эталонных изображений. Однако в технике существует неудовлетворенная потребность в методологиях по применению набора цифровых эталонных изображений.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на создание способа и системы для сравнивания изображений с разными уровнями контрастности. Согласно настоящему изобретению производится нормировка контрастности между изображениями с разными уровнями контрастности и устанавливается яркость. Настоящее изобретение позволяет с успехом использовать электронные цифровые эталонные изображения с непленочными рентгеновскими системами обследования. Благодаря этому применение настоящего изобретения может значительно снизить расходы, связанные с временной настройкой, и расходы, связанные с пленкой, такие как расходы на хранение, обработку и химическую утилизацию пленки. Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано для сравнивания любых цифровых изображений - и не только изображений, получаемых с помощью радиографии.

В одном из вариантов осуществления цифровые эталонные изображения позволяют обследовать алюминиевые производственные отливки с помощью непленочной цифровой технологии. При рассмотрении цифровых рентгенограмм алюминиевых отливок вместо существующих в настоящее время эталонных рентгенограмм ASTM E155 могут использоваться цифровые эталонные изображения. Преимущество этого состоит в возможности использования цифровой радиографии без изменения классификации алюминиевых отливок в отличие от традиционной пленочной радиографии с использованием ASTM E155 статистически значимым способом.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, изображения сравниваются с разными уровнями контрастности. Производится нормировка контрастности между изображениями с разными уровнями контрастности и устанавливается яркость. Согласно одному из вариантов настоящего изобретения, при нормировке контрастности определяется производная уровня серого для первого цифрового изображения, имеющего первый уровень контрастности, и определяется производная уровня серого для второго цифрового изображения, имеющего второй уровень контрастности, который выше первого уровня контрастности. Определяют отношение производной уровня серого для первого цифрового изображения к производной уровня серого для второго цифрового изображения, после чего производят выравнивание производной уровня серого для первого цифрового изображения с производной уровня серого для второго цифрового изображения. Согласно другому аспекту настоящего изобретения, яркость может устанавливаться вручную или автоматически.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения, первым цифровым изображением может быть эталонное цифровое изображение, а вторым цифровым изображением может быть производственная цифровая рентгенограмма изображаемой детали. Преимущество этого состоит в том, что нормировка контрастности позволяет определять уровень серьезности дефекта вне зависимости от используемой цифровой модальности или глубины цифровой модальности в битах. Контрастность эталонного изображения корректируют с той целью, чтобы она соответствовала контрастности производственного изображения, которое может быть получено при модальности, отличающейся от модальности эталонного изображения. Такое приведение в соответствие контрастности между эталонным изображением и «неизвестным» изображением делает возможным значимое сравнивание двух изображений.

Согласно другим вариантам настоящего изобретения, производная уровня серого может быть определена по желанию по любой из переменных. Например, производная уровня серого может быть определена по толщине. Оператор может рассчитать изменение в сером (например, на мониторе) по отношению к изменению толщины известного материала, показываемой на втором изображении, в частности производственном изображении. Это изменение в сером рассчитывается с использованием, по меньшей мере, двух известных толщин какого-либо известного материала, которые близки к или включают в себя исходную толщину. Нормировка производится путем расчета отношения скорости изменения в сером с толщиной первого изображения, в частности эталонного изображения, к скорости изменения в сером с толщиной второго изображения, в частности производственного изображения. Это отношение затем умножается на текущую ширину окна первого изображения, в частности производственного изображения, в результате чего получают ширину окна, которая дает нормированную контрастность между двумя изображениями. Согласно другим аспектам настоящего изобретения, может быть получена любая функция, определяющая производную уровня серого, например логарифмическая функция или аппроксимирующая полиномная функция. Кроме того, может быть использована произвольно составленная таблица преобразований.

Согласно дополнительным вариантам настоящего изобретения, яркость может устанавливаться вручную или автоматически. Яркость может быть установлена вручную путем подстройки уровня окна. Яркость может быть установлена автоматически путем расчета средней пиксельной величины, исключая фон и текст. Затем устанавливается среднее окно дисплея как, по существу, рассчитанное среднее. Альтернативным образом, яркость может быть установлена автоматически путем установки верхнего предела окна на наиболее яркую (наиболее высокую) пиксельную величину и установки нижнего предела окна на наиболее блеклую (наиболее низкую) пиксельную величину.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, для нормировки контрастности между двумя изображениями с разными уровнями контрастности и автоматической установки яркости создаются компьютерные программные продукты. Эти компьютерные программные продукты успешно автоматизируют процессы настоящего изобретения и облегчают сравнивание изображений, имеющих разные уровни контрастности. Компьютерные программные продукты облегчают также применение цифровых эталонных изображений в ряде промышленных и производственных настроек, обеспечивая тем самым экономический эффект.

Краткое описание чертежей

Фиг.1-3 представляют оцифрованные изображения пленочных рентгенограмм пористости алюминия предшествующего уровня техники.

Фиг.4-6 представляют цифровые рентгенограммы с разными установками контрастности пористости алюминия предшествующего уровня техники.

Фиг.7 представляет схему операций репрезентативного обобщенного способа согласно одному из воплощений настоящего изобретения.

Фиг.8 детализирует схему операций способа, показанного на фиг.7.

Фиг.9 представляет блочную схему внутреннего окружения для воплощений настоящего изобретения.

Фиг.10-13 представляют снимки из репрезентативного компьютерного программного продукта, с помощью которого осуществляются способы фиг.7 и 8.

Осуществление изобретения

Взятые в целом варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способы и системы для сравнивания изображений с разными уровнями контрастности. Производится нормировка контрастности между изображениями с разными уровнями контрастности и устанавливается яркость. Согласно одному из вариантов настоящего изобретения, при нормировке контрастности определяется производная уровня серого для первого цифрового изображения, имеющего первый уровень контрастности, и определяется производная уровня серого для второго цифрового изображения, имеющего второй уровень контрастности, который выше первого уровня контрастности. Определяют отношение производной уровня серого для первого цифрового изображения к производной уровня серого для второго цифрового изображения, после чего производят выравнивание производной уровня серого для первого цифрового изображения с производной уровня серого для второго цифрового изображения. Согласно другому варианту настоящего изобретения, яркость может устанавливаться вручную или автоматически. Первым цифровым изображением может быть эталонное цифровое изображение, а вторым цифровым изображением может быть изображение производственной детали, такое как цифровая рентгенограмма. Настоящее изобретение позволяет успешно использовать электронные цифровые эталонные изображения с непленочными системами рентгеноскопического обследования, такими как цифровые радиографические системы. Благодаря этому применение настоящего изобретения может значительно снизить расходы, связанные со временем регулировки, и расходы, связанные с пленкой, такие как расходы на хранение, обработку и удаление химических отходов. Кроме того, настоящее изобретение может быть применено для сравнивания любых цифровых изображений с разными уровнями контрастности - и не только изображений, получаемых с помощью радиографии.

Настоящее изобретение может быть реализовано в способах, компьютерных программных продуктах и системах. Ниже будут изложены детали не ограничивающих изобретения примеров разных воплощений настоящего изобретения.

Обратимся к фиг.7, на которой обобщенный способ 100 для сравнивания изображений с разными уровнями контрастности начинается с модуля 102.В модуле 102 производится нормировка контрастности между изображениями. В модуле 104 определяется производная серого уровня для первого цифрового изображения, такого как эталонное изображение, с первым уровнем контрастности. Может быть получена любая функция, определяющая производную уровня серого, например логарифмическая функция или аппроксимирующая полиномная функция. Приведенное в качестве не ограничивающего изобретения примера эталонное изображение может быть цифровым эталонным изображением типа предложенного эталонного изображения ASTM E2422 или ему подобных. Производная уровня серого может быть определена по любой из переменных, как того требует конкретное применение. Например, производная уровня серого может быть определена по толщине. Производная может определяться по толщине в таких (но не только таких) приложениях, как радиография. В еще одном примере используемая для определения производной переменная может представлять переменную, отображенную на некоторой основе, например шкале серого. Например, изображение может представлять отображение температуры, высоты положения, плотности или какой-либо другой переменной, требуемой для конкретного применения. В случае таких изображений производная шкалы серого определяется по температуре, высоте положения, плотности или любой другой переменной, используемой в конкретном применении.

В модуле 106 определяется производная уровня серого для второго цифрового изображения, такого как (не ограничивая этим изобретения) цифровое изображение, какой-либо изображаемой производственной детали со вторым уровнем контрастности, который выше первого уровня контрастности. Однако второе цифровое изображение может быть цифровым изображением любого типа, который требуется для конкретного применения. Как и в модуле 104, может быть получена любая функция, которая описывает производную уровня серого, например логарифмическая функция или аппроксимирующая полиномная функция. В одном из вариантов осуществления цифровое изображение производственной детали получают с использованием любого типа цифровой модальности, который требуется для конкретного применения. Приведенная в качестве не ограничивающего изобретения примера соответствующая цифровая модальность включает цифровую рентгенограмму. Однако используемая цифровая рентгенограмма может включать любую из широкого ряда технологий, в том числе технологию индикаторной панели, компьютерной радиографии и разнообразных технологий с использованием сцинтилляционных и цифровых камер. Как и в модуле 104, производная уровня серого может быть определена по любой переменной, требуемой для конкретного применения. В примерах цифровых модальностей, обсуждаемых в модуле 106, производная уровня серого может определяться по толщине. Однако, как и в модуле 104, в других применениях производная шкалы серого определяется по температуре, высоте положения, плотности или какой-либо другой переменной, используемой в конкретном приложении.

В модуле 108 определяется отношение производной уровня серого для первого цифрового изображения к производной уровня серого для второго цифрового изображения. Может быть получена любая функция, которая описывает производную уровня серого по толщине, например логарифмическая функция или аппроксимирующая полиномная функция. В модуле 110 производится выравнивание производной уровня серого для первого цифрового изображения с производной уровня серого для второго цифрового изображения. В одном из не ограничивающих изобретения вариантов осуществления выравнивание производится путем определения отображения окна. Отображение окна применимо для логарифмических шкал серого и линейных шкал серого. Альтернативным образом, отображение может быть произведено на таблицу преобразований, например на произвольно составленную эмпирическим путем таблицу преобразований.

После нормировки контрастности между первым цифровым изображением и вторым цифровым изображением в модуле 103 может оказаться целесообразным подстроить яркость, по меньшей мере, одного из изображений до того, как оператор будет производить сравнивание между изображениями. Как правило, целесообразно подстраивать яркость изображения с более низкой контрастностью (в данном случае первого цифрового изображения).

В модуле 111 яркость регулируется либо вручную, либо автоматически. Установка яркости может быть подстроена вручную в компьютерной программе путем регулировки уровня окна.

Альтернативным образом, в модуле 111 яркость любого изображения или обоих изображений может быть отрегулирована автоматически по желанию. Например, верхний предел окна может быть установлен на наиболее яркую (наиболее высокую) пиксельную величину, а нижний предел окна может быть установлен на наиболее блеклую (наиболее низкую) пиксельную величину. Альтернативным образом, яркость может быть установлена автоматически путем расчета средней пиксельной величины, исключая фон и текст, и установки среднего значения окна дисплея на рассчитанное среднее пиксельной величины. Фон и текст могут быть исключены путем исключения пиксельных величин, которые являются известными величинами для фона или текста. Как правило, для фона или текста используют экстремальные пиксельные величины в самом низком и самом высоком концах в диапазоне данных в n-битном изображении (т.е. 0 и 2ⁿ). Например, в шестнадцатибитном изображении фон часто устанавливают либо на ноль (0), либо на 65,535, а текст часто устанавливают либо на 65,535, либо на ноль (0) соответственно. Такой подход обеспечивает читаемость текста на фоне вне зависимости от используемых установок контрастности и яркости. После этого устанавливают такую яркость, чтобы среднее окна дисплея оказалось установленным на среднюю пиксельную величину, рассчитанную после исключения текста и фона. Яркость не обязательно устанавливать точно по рассчитанной средней пиксельной величине. Яркость может быть установлена приблизительно или в существенной степени близкой к рассчитанной средней пиксельной величине. Например, среднее окна дисплея может быть установлено в пределах плюс-минус около половины ширины окна дисплея или такое, какое требуется для конкретного применения.

Имея контрастность, нормированную между первым и вторым изображениями, и установленную по желанию яркость, оператор может производить сравнивания первого и второго изображений. Способ 100 завершается в модуле 112.

Обратимся теперь к фиг.8, где способ 200 реализует одно из предпочтительных в настоящее время воплощений обобщенного способа 100 (фиг.7) для сравнивания первого изображения, имеющего первый уровень контрастности, например эталонного изображения, со вторым изображением, имеющим второй уровень контрастности, который выше первого уровня контрастности, например производственного цифрового изображения изображаемой детали. Способ 200 начинается в модуле 202. В модуле 203 производится нормировка контрастности между изображениями. В модуле 204 изменение уровня серого с изменением другой переменной, например толщиной, определяется в сравнении с изображением, имеющим первый уровень контрастности. Переменная может быть выбрана, как того требует конкретное применение, о чем говорилось выше в отношении модуля 104 (фиг.7). Поскольку изменение значения серого в зависимости от изменения переменной, такой как толщина, в эталонном изображении сохраняется постоянным для каждого эталонного изображения, это значение функции выгодным образом рассчитывается только один раз и к нему прибегают при каждой нормировке с использованием этого эталонного изображения. Так же как и эталонное изображение, о котором говорилось выше в связи с модулем 104 (фиг.7), эталонное изображение может в числе прочего быть (без ограничения) эталонным изображением ASTM E2422 или ему подобным.

В модуле 206 определяется зависимость изменения уровня серого от изменения переменной, такой как толщина, для второго изображения, имеющего второй уровень контрастности, который выше первого уровня контрастности, например цифрового изображения изображаемой детали. Переменная может быть выбрана такой, какая желательна для конкретного применения, как об этом говорилось выше в связи с модулем 106 (фиг.7). Изменение уровня серого рассчитывают с использованием, по меньшей мере, двух известных толщин какого-либо известного материала, которые близки к или включают в себя исходную толщину. Приведенная в качестве не ограничивающего изобретения примера изображаемая деталь может быть алюминиевой отливкой. Однако этой деталью может быть деталь любого типа, изготовленная с помощью любого способа изготовления, который может требоваться для конкретного применения.

В модуле 208 определяется отношение изменения уровня серого в зависимости от изменения переменной для эталонного изображения к изменению уровня серого в зависимости от изменения переменной для изображаемой детали. В модуле 210 отношение изменения уровня серого в зависимости от изменения переменной для эталонного изображения к изменению уровня серого в зависимости от изменения переменной для изображаемой детали умножается на ширину окна эталонного изображения. Умножение ширины окна изображения с более низким уровнем контрастности на указанное отношение определяет отображение окна с целью выравнивания изменения уровня серого для изображения с более низким уровнем контрастности с изменением уровня серого для изображения с более высоким уровнем контрастности. Благодаря этому осуществляется нормировка контрастности между эталонным изображением и цифровым изображением изображаемой детали. Это дает возможность оператору сравнивать цифровое изображение изображаемой детали с эталонным изображением, облегчая тем самым оценку серьезности дефектов, таких как пористость, которые могут иметься в изображаемой детали.

Как уже говорилось выше в отношении модуля 111 (фиг.7), в некоторых случаях может оказаться желательным подстроить установку яркости, по крайней мере, одного из изображений перед тем как их будет сравнивать оператор. Как правило, желательно подстроить установку яркости изображения с более низким уровнем контрастности. В модуле 211 установка яркости регулируется по желанию либо вручную, либо автоматически, как это описывается для модуля 111 (фиг.7).

С нормированной между первым и вторым изображениями контрастностью и установленной по желанию яркостью оператор может производить сравнивание между первым и вторым изображениями. Этот способ 200 завершается в модуле 212.

Обратимся теперь к фиг.9, где может быть использована репрезентативная окружающая среда 300 для воздействия на систему 302 с целью нормировки контрастности между цифровыми изображениями и/или регулировки установки яркости цифровых изображений, или сравнивания цифровых изображений. Система 302 успешно осуществляет по желанию либо способ 100 (фиг.7), либо способ 200 (фиг.8). В одном из репрезентативных воплощений система 302 включает компьютер 304 типа персонального компьютера, настольного компьютера, мейнфрейма, рабочей станции, портативной ЭВМ, карманного компьютера, персонального цифрового помощника и т.п.Система 302 включает также носители информации, такие как внутренний жесткий диск, оптический дисковый накопитель, CD-ROM, DVD, гибкий диск и т.п.

В одном из вариантов осуществления получена цифровая рентгенограмма некоторой детали и эта цифровая рентгенограмма введена в систему 302. С помощью одного из известных способов источник рентгеновских лучей 308 производит рентгеновские лучи 310, которые изображают деталь 312. Цифровой детектор 314 детектирует изображение детали 312. Как уже говорилось выше, используемая цифровая рентгенограмма может включать любую из широкого спектра технологий, в том числе технологию индикаторной панели, компьютерной радиографии и разнообразных технологий с использованием сцинтилляционных и цифровых камер. Цифровой детектор 314 передает цифровое изображение изображаемой детали 312 на компьютер 304. Однако передаваемое на компьютер 304 изображение может быть цифровым изображением любого типа, который может потребоваться для конкретного применения.

Обратимся теперь к фиг.10-13, где компьютерный программный продукт выполняется с помощью компьютера 304 (фиг.9) для осуществления способов 100 или 200 (фиг.7 и 8). Обращаясь к фиг.10, видим показанные на ней один рядом с другим экраны 400 и 410. Экраны 400 и 410 могут быть выведены при желании на один и тот же монитор или на отдельные мониторы. Экран 400 показывает эталонное изображение. Приведенное в качестве не ограничивающего изобретения примера эталонное изображение относится к обусловленным пористостью дефектам в алюминии толщиной 1/4 дюйма. Эталонное изображение включает восемь плит для градуировки серьезности дефектов и сенситограммы, имеющих толщины 0,150, 0,200, 0,250, 0,300, 0,400 и 0,500 дюймов. На экране 140 показана цифровая рентгенограмма изображенной детали. Приведенная в качестве не ограничивающего изобретения примера показанная деталь является литым алюминиевым кронштейном. На изображенной детали имеются две области поверхности с обусловленными пористостью дефектами, имеющие вид затуманенных или пузырчатых участков на серой поверхности детали. Эти области с обусловленными пористостью дефектами на цифровой рентгенограмме будут сравниваться с эталонным изображением.

Ниспадающее меню под «цифровой радиографией» включает пункты: «статистика для графика линии передачи данных», «график линии передачи данных», «размер пикселя», «калибровка контрастности 1/4» и «калибровка контрастности 3/4». Каждый из пунктов «статистика для графика линии передачи данных» и «график линии передачи данных» задает линию и создает график линии. Пункт «размер пикселя» позволяет вводить размер пикселя и позволяет производить поточечные измерения. «Калибровка контрастности 1/4» задает толщину материала, такого как (но не ограничиваясь этим) алюминий, от 0 до 1/2 дюйма, по которой должна нормироваться контрастность. Толщину показанных на эталонном изображении плит устанавливают также на 1/4 дюйма. Аналогичным образом, «калибровка контрастности 3/4» задает толщину материала, такого как (но не ограничиваясь этим) алюминий, между 1/2 и 2 дюймами, по которой должна нормироваться контрастность. Толщину показанных на эталонном изображении плит устанавливают также на 3/4 дюйма. Толщина детали в этом примере меньше 1/2 дюйма, по причине чего задается «калибровка контрастности 1/4».

При выборе «калибровка контрастности 1/4» воспроизводятся экраны 420 и 430 фигуры 11. После этого нажимается кнопка-переключатель «ступень 1» и в ступени 1 рисуется бокс, например щелканьем и протяжкой мышью, ограничивающий толщину экрана 430. В нарисованном боксе производится анализ пикселей для получения характеристических данных. Представляющей интерес характеристикой является средняя величина уровня серого для толщины ступени 1, равной 0,150 дюйма. Причиной этого является то, что средняя величина уровня серого и толщина 0,150 дюйма будут использованы для расчета зависимости изменения величины уровня серого или производной величины уровня серого по толщине.

Нажимают кнопку-переключатель «ступень 2» для задания следующей ограничительной толщины, в результате чего воспроизводятся экраны 440 и 450 фигуры 12. В толщине экрана ступени 2 изображается бокс. В изображенном боксе производится анализ пикселей для получения характеристических данных. В этом случае представляющей интерес характеристикой является средняя величина уровня серого для толщины ступени 2, равной 0,200 дюйма.

Нажимают кнопку «калибровка», в результате чего воспроизводятся экраны 460 и 470 фигуры 13. Экран 460 представляет эталонное изображение, а экран 470 представляет цифровую рентгенограмму изображаемой детали. При нажатии кнопки «калибровка» изменения среднего уровня серого для ступени 1 или ступени 2 рассчитываются для экранов 460 и 470 и делятся на изменение толщины между толщиной ступени 1 и толщиной ступени 2 для экранов 460 и 470 соответственно. Определяют отношение делением результата для экрана 460 на результат для экрана 470. Как указывалось выше для способа 200 (фиг.8), это отношение умножается на ширину окна для эталонного изображения (т.е. для экрана 460). В результате этого осуществляется нормировка контрастности цифровой рентгенограммы изображаемой детали, показанной на экране 470, по контрастности для эталонного изображения, показанного на экране 460. Под нормировкой контрастности, в частности, предполагается сравнивание восьми плит, показанных на экране 440 (фиг.12) с восемью плитами, показанными на экране 460. В приведенном не ограничивающем изобретения примере обусловленные пористостью дефекты, показанные на экране 470, сопоставимы с обусловленными пористостью дефектами, показанными либо на плите 3, либо на плите 4 эталонного изображения, показанного на экране 460. Такое сравнивание не могло бы быть осуществлено без нормировки контрастности между цифровой рентгенограммой и эталонным изображением. Например, если на минуту вернуться к фиг.12, можно видеть, что сравнивание между цифровой рентгенограммой, показанной на экране 450, с любой из восьми плит, показанных на эталонном изображении экрана 440, было бы бессмысленным. Преимуществом нормировки контрастности между цифровой рентгенограммой и эталонным изображением является то, что теперь появляется возможность непосредственного сравнивания цифровой рентгенограммы с эталонным изображением.

Как правило, инструкции компьютерной программы могут быть загружены в компьютер или какое-либо другое программируемое устройство, в результате чего получают механизм, в котором инструкции, выполняемые на компьютере или другом программируемом устройстве, создают средство для реализации функций, заложенных в блок-схемах или в блоке(ах) или этапах, отображенных на скриншотах. Эти инструкции компьютерной программы могут также храниться в считываемой компьютером памяти, которая может побуждать компьютер или другое программируемое устройство функционировать особым образом, в результате чего инструкции, хранящиеся в считываемой компьютером памяти, создают производственный продукт, включая обучающее устройство, которое выполняет функции, заложенные в блок-схемах или в блоке(ах) или этапах, отображенных на скриншотах. Инструкции компьютерной программы могут быть также загружены в компьютер или какое-либо другое программируемое устройство с целью инициирования выполнения на компьютере или каком-либо другом программируемом устройстве ряда операционных этапов, в результате чего осуществляется реализуемый на компьютере процесс таким образом, что инструкции, выполняемые на компьютере или другом программируемом устройстве, обеспечивают этапы для реализации функций, заложенных в блок-схемах или в блоке(ах) или этапах, отображенных на скриншотах.

Соответственным образом, блоки или этапы блок-схемы или иллюстрации скриншотов поддерживают комбинации средств для выполнения заложенных функций и средств программного обучения для выполнения заложенных функций. Следует также принять во внимание, что каждый блок или этап блок-схемы или иллюстрация скриншотов и комбинации блоков или этапов блок-схем или иллюстраций скриншотов могут быть выполнены с помощью компьютерных систем специального назначения на базе аппаратных средств, которые выполняют заданные функции или этапы, или комбинаций аппаратных средств специального назначения и компьютерных инструкций.

Хотя, как указано выше, проиллюстрировано и описано предпочтительное воплощение изобретения, может быть произведено множество изменений без выхода за рамки сути и объема изобретения. Иными словами, объем изобретения не ограничен раскрытием предпочтительного варианты осуществления. Взамен этого изобретение должно быть полностью определено приведенной ниже формулой изобретения.

Изобретение относится к области обработки изображений, в частности к цифровой радиографии. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности нормировки контрастности изображений. Предложен способ сравнивания изображений с разными уровнями контрастности, при котором между двумя изображениями с разной контрастностью производится нормировка контрастности и устанавливается яркость. При нормировке контрастности определяется производная уровня серого для первого цифрового изображения, имеющего первый уровень контрастности, и определяется производная уровня серого для второго цифрового изображения, имеющего второй уровень контрастности. Определяется отношение производной уровня серого для первого цифрового изображения к производной уровня серого для второго цифрового изображения и производная уровня серого для первого цифрового изображения выравнивается с производной уровня серого для второго цифрового изображения. Яркость, по крайней мере, одного из изображений может устанавливаться либо автоматически, например, путем расчета средней пиксельной величины за вычетом фона и текста, или вручную. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ сравнивания цифровых изображений, включающий нормирование контрастности между первым цифровым изображением, имеющим первый уровень контрастности, и вторым цифровым изображением, имеющим второй уровень контрастности, который выше первого уровня контрастности; и регулировку установки яркости, по меньшей мере, одного из первого и второго цифровых изображений, в котором регулировка установки яркости производится вручную или автоматически, при этом автоматическая регулировка установки яркости включает исключение текста и фона в окне изображения; расчет средней пиксельной величины для окна изображения после исключения текста и фона; и установку средней пиксельной величины для окна изображения на рассчитанную среднюю пиксельную величину.

2. Способ по п.1, в котором нормирование контрастности включает определение производной величины уровня серого по заданной переменной, такой как толщине отображаемого материала, плотности, высоты положения, для первого цифрового изображения; определение производной величины уровня серого по заданной переменной, такой как толщине отображаемого материала, плотности, высоты положения, для второго цифрового изображения; определение отношения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения к производной величины уровня серого для второго цифрового изображения; и выравнивание производной величины уровня серого для первого цифрового изображения с производной величины уровня серого для второго цифрового изображения.

3. Способ по п.1, в котором выравнивание включает определение отображения окна.

4. Способ по п.3, в котором определение отображения окна включает умножение отношения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения к производной величины уровня серого для второго цифрового изображения на ширину окна первого цифрового изображения.

5. Способ по п.1, в котором выравнивание включает использование составленной таблицы преобразований уровня серого для окна изображения.

6. Способ по п.5, в котором таблица преобразований является нелинейной.

7. Способ по п.1, в котором определение производной определяет функцию, которая определяет производную, причем функцией является либо логарифмическая функция, либо аппроксимирующая полиномная функция.

8. Способ по п.1, в котором определение производной осуществляется по толщине отображаемого материала.

9. Способ по п.1, в котором изображение является n-битным изображением; фон в изображении имеет пиксельную величину либо на самом нижнем, либо на самом верхнем конце диапазона данных в n-битным изображении; и текст в изображении имеет пиксельную величину на противоположном фону самом верхнем или самом нижнем конце диапазона данных в n-битным изображении.

10. Система для сравнивания цифровых изображений, включающая запоминающее устройство, предназначенное для хранения, по меньшей мере, первого цифрового изображения, имеющего первый уровень контрастности; вводной интерфейс, предназначенный для ввода, по меньшей мере, второго цифрового изображения, имеющего второй уровень контрастности, который выше первого уровня контрастности; процессор, включающий первый компонент, сконфигурированный для нормировки контрастности между первым цифровым изображением и вторым цифровым изображением; и второй компонент, сконфигурированный для регулировки установки яркости, по меньшей мере, одного из первого и второго цифровых изображений; и, по меньшей мере, одно индикаторное устройство, в котором процессор выполнен с возможностью автоматической подстройки установки яркости с помощью исключения в окне изображения текста и фона; расчета средней пиксельной величины для окна изображения после исключения текста и фона; и установки средней пиксельной величины для окна изображения на рассчитанную среднюю пиксельную величину.

11. Система по п.10, в которой первый компонент дополнительно предназначен для определения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения; определения производной величины уровня серого для второго цифрового изображения; определения отношения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения к производной величины уровня серого для второго цифрового изображения; и выравнивания производной величины уровня серого для первого цифрового изображения с производной величины уровня серого для второго цифрового изображения.

12. Система по п.10, в которой автоматическая подстройка установки яркости осуществляется с помощью второго компонента.

13. Система по п.10, в которой первый компонент дополнительно предназначен для определения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения; второй компонент дополнительно предназначен для определения производной величины уровня серого для второго цифрового изображения, и процессор дополнительно содержит третий компонент, предназначенный для определения отношения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения к производной величины уровня серого для второго цифрового изображения; и четвертый компонент, предназначенный для выравнивания производной величины уровня серого для первого цифрового изображения с производной величины уровня серого для второго цифрового изображения.

14. Система по п.13, в которой четвертый компонент дополнительно предназначен для определения отображения окна.

15. Система по п.14, в которой четвертый компонент дополнительно предназначен для умножения отношения производной величины уровня серого для первого цифрового изображения к производной величины уровня серого для второго цифрового изображения на ширину окна первого цифрового изображения.

16. Система по п.13, в которой четвертый компонент дополнительно предназначен для доступа к таблице преобразований.

17. Система по п.16, в которой таблица преобразований является нелинейной.

18. Система по п.13, в которой первый и второй компоненты дополнительно предназначены для определения функции, которая определяет производную, причем этой функцией может быть логарифмическая функция или аппроксимирующая полиномная функция.

19. Система по п.13, в которой первый и второй компоненты дополнительно предназначены для определения производной по толщине.

20. Система по п.10, в которой первый компонент предназначен для исключения в изображении текста и фона; второй компонент предназначен для расчета средней пиксельной величины для изображения после исключения текста и фона; процессор дополнительно содержит третий компонент, предназначенный для настройки установки яркости на величину, существенно совпадающую с рассчитанной средней пиксельной величиной.

21. Система по п.20, в которой фон в изображении имеет пиксельную величину либо на самом нижнем, либо на самом верхнем конце диапазона данных в n-битным изображении; и текст в изображении имеет пиксельную величину на противоположном фону самом верхнем или самом нижнем конце диапазона данных в n-битным изображении.