(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210719225.7 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 许鑫　陈研　丁向东　靖稳峰　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 王艾华 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 一种基于工业CT的金属内部缺陷危险源定 位方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种基于工业CT的金属内部缺 陷危险源定位方法及系统， 方法具体为： 对金属 原位拉伸， 间隔固定时间CT扫描， 获取金属内部 的二维图像， 对其中的缺陷进行灰度分割， 缺陷 像素点空间聚类， 三维面重建， 计算缺陷基础特 征数据； 将每一个缺陷实例化为点云， 采用点云 配准技术， 在设定空间球体范围内正向搜索与当 前时刻的每个缺陷配准值最高的下一个时刻 的 缺陷点云， 再反向递归查找每一个时刻引起最终 断裂的所有缺陷集合； 通过引力模 型计算所有引 发最终断裂缺陷的引力， 对所计算的引力数据进 行聚类分桶； 对于新的缺陷， 计算其引发最终断 裂的引力， 并判断其落在某一个引力分桶区间， 判断其危险度级别， 根据危险度级别进一步确定 其是否为 危险源。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115035081 A 2022.09.09 CN 115035081 A 1.一种基于 工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 对金属原位拉伸， 间隔固定时间CT扫描， 获取每 个时刻金属内部的二维图像； S2， 对二维图像中的缺陷进行灰度分割， 缺陷像素点空间聚类， 三维面重建， 计算缺陷 基础特征数据， 得到三维空间聚类结果； S3， 基于三维空间聚类结果， 将每一个缺陷实例化为点云， 采用点云配准技术， 在设定 空间球体范围内正向搜索与当前时刻的每个缺陷配准值最高的下一个时刻的缺陷点云， 再 基于正向搜索结果， 反向递归查找每一个时刻引起 最终断裂的所有缺陷集 合； S4， 通过引 力模型计算所有引发最终断裂缺陷的引力， 根据实际精细度的要求， 对所计 算的引力数据进行聚类分桶， 每一个分桶为 一个危险级别； S5， 对于新的缺陷， 计算其引发最终断裂的引力， 并判断其落在某一个引力分桶区间， 判断其危险度级别， 根据危险度级别进一 步确定其是否为 危险源。 2.根据权利要求1所述的基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特征在于， 缺 陷基础特 征数据包括 缺陷体积、 缺陷面积、 缺陷坐标以及缺陷球度， 缺陷体积： 像素点数 ×每个像素的体积， 由CT机扫描参数 得到； 缺陷面积： 面重建后的小块区域 面积积分， 基于面重建结果计算得到； 缺陷球度： 其中Sm为缺陷面积， Vm为缺陷体积。 3.根据权利要求1所述的基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特征在于， S1 中， 在拉伸之前先采用工业CT对要分析的金属材料的原始状态扫描一次， 得到原始状态下 的二维断层图像集。 4.根据权利要求1所述的基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特征在于， S2 中， 对二维图像中的缺陷进行 灰度分割， 缺陷像素点空间聚类具体如下： 对每一个二值化后的图像集， 提取缺陷区域对应像素点的三维坐标x， y， z， 其中x， y为 缺陷像素点在图片中所处的坐标， z为该图片在图集中所 处的层， 将所有的缺陷像素点汇总 成一个N×3的矩阵， 再通过DBS CAN算法进行 空间密度聚类， 聚类后， 三 维空间中同一缺陷的 所有像素点被标记 为一类， 不同缺陷的像素点标记为不同类， 最后， 为不同类别的像素点在 二维图像中设置一个不同的像素值。 5.根据权利要求1所述的基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特征在于， 所 述引力模型为： 其中， Vm为该缺陷的体积， n为该缺陷一定距离内其他缺陷的数量， sphericitym为该缺 陷的球度， Vk表示该缺陷设定距离内其 他缺陷的体积， 其他缺陷与该缺陷的距离平方。 6.根据权利要求5所述的基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特征在于， 所 述设定距离为可调节参数， 设置为材 料宽度的1/ 3。 7.根据权利要求1所述的基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法， 其特征在于， S4 具体如下： 将同一种 要分析的材料进行数次拉伸实验， 将每次拉伸实验中引起材料断裂的所有缺 陷引力合并为一个n ×1的向量， 采用kmeans聚类算法， 对 所述一维向量进行数据分桶， 分桶权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115035081 A 2的数量为8～16， 根据实际金属材 料的特征， 设置“总级别数/2 ”为危险临界点。 8.一种基于工业CT的金属内部缺陷危险源定位系统， 其特征在于， 包括图像获取模块、 聚类模块、 缺陷标定模块、 分桶模块以及分级定位模块； 图像获取模块用于获取对金属 原位拉伸， 间隔固定时间CT扫描时每个时刻金属内部的 二维图像； 聚类模块用于对二维图像 中的缺陷进行灰度分割， 缺陷像素点空间聚类， 三维面重建， 计算缺陷基础特 征数据， 得到三维空间聚类结果； 缺陷标定模块用于基于三维空间聚类结果， 将每一个缺陷实例化为点云， 采用点云配 准技术， 在设定空间球体范围内正向搜索与当前时刻的每个缺陷配准值最高的下一个时刻 的缺陷点云， 再基于正向搜索结果， 反向递归查找每一个时刻引起最终断裂的所有缺陷集 合； 分桶模块用于通过引 力模型计算所有引发最终断裂缺陷的引力， 根据实际精细度的要 求， 对所计算的引力数据进行聚类分桶， 每一个分桶为 一个危险级别； 分级定位模块用于对于新的缺陷， 计算其引发最终断裂的引力， 并判断其落在某一个 引力分桶区间， 判断其 危险度级别， 根据危险度级别进一 步确定其是否为 危险源。 9.一种计算机设备， 其特征在于， 包括处理器以及存储器， 存储器用于存储计算机可执 行程序， 处理器从存储器中读取所述计算机可执行程序并执行， 处理器执行计算可执行程 序时能实现权利要求1至7中任一项所述基于 工业CT的金属内部缺陷危险源定位方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 计算机可读存储介质中存储有计算机程 序， 所述计算机程序被处理器执行时， 能实现如权利要求1至7中任一项所述的基于工业CT 的金属内部缺陷危险源定位方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115035081 A 3