解決x射線輪胎檢測中周期性條紋滾動視頻閃爍的方法
2023-07-14 09:58:21
專利名稱：解決x射線輪胎檢測中周期性條紋滾動視頻閃爍的方法
技術領域：
本發明涉及圖像視覺檢測技術，屬於精密儀器及機械控制應用領域，特別涉及一種解決χ射線輪胎檢測中周期性條紋滾動視頻閃爍的方法。
背景技術：
X射線無損探傷是輪胎質量檢測的重要方式。隨著計算機技術與多媒體處理技術的飛速發展，X射線實時成像與圖像處理的軟體越來越多地應用於工業產品質量監控與檢測領域。在成品輪胎質量檢測行業，由於對生產效率的要求，需要在短時間內將輪胎旋轉一周，並將探測器採集到的X射線成像數據以滾屏的方式在上位機上實時顯示出來。由於輪胎自身尺寸與探測器的成像參數等原因，需要同時進行處理的數據量非常大。而由於自身的鋼絲結構排布等特點，輪胎在X射線下成像會形成多條等間距橫向條紋，在實時滾屏顯示時其效果就相當於周期性等間距條紋從上到下滾動，而這種周期性條紋滾動很容易由於人眼滯留等問題而在屏幕上形成周期性的閃爍線。在前些年，通用的顯示器大多為CRT顯示器，由於CRT顯示器響應時間非常短，這種周期性的閃爍線現象可以得到很大程度上的緩解。但是隨著CRT顯示器在主流市場上的逐漸淡出，如何在動態響應時間更長的液晶顯示器上既要保證數據處理速度以達到實時無抖動顯示，又要保證輪胎圖像細節足夠清晰無閃爍，是實時成像顯示所面臨的主要問題。現有的圖像顯示技術有⑶I、OTI+與DirectX等幾種機制。⑶I機制為圖像顯示中最常用的技術，使用方便而且速度較快，但是在顯示效果的細緻性上不夠好，對於輪胎圖像這種細節複雜的圖像顯示效果較差；GDI+機制在圖像顯示質量方面有較好的效果，但是速度相對較慢，對於輪胎圖像數據量大的特點，GDI+機制無法保證圖像滾屏顯示的實時性； DirectX技術是專門為了在Windows平臺下實現高速圖形顯示所開發的程序庫，DirectX技術可以做到不經過內存，而直接在顯卡的顯存裡處理數據，這樣就在保證圖像顯示質量的同時將顯示速度大大提高，實時性得以保障。在DirectX技術中，DirectDraw是關於視頻輸入輸出的基本部分，DirectDraw提供了一個比GDI層次更高、功能更強、操作更有效、速度更快的應用程式圖像引擎。使用 DirectDraw技術編寫的程序不僅可以訪問系統內存，而且還可以訪問顯卡的顯存，這是以往的Windows程序所做不到的。DirectDraw所採用的I^age Flipping (頁面切換)技術，採用了雙緩衝甚至三緩衝的機制，在提高顯示速率的同時，畫面的效果也能夠得到很好的保證。從理論上來講，使用DirectDraw技術最適合於解決在輪胎檢測領域中的周期性條紋滾動視頻閃爍問題。
發明內容
本發明的目的是在成品輪胎實時成像質量檢測系統中，由於輪胎本身結構等原因，在X射線下形成的圖像具有特殊性；在這種情況下，使用普通的顯示技術無法在液晶顯示器上顯示出既保證實時性又保證顯示效果的滾動圖像，本發明的目的就是解決這個問題。本發明的技術方案是本發明是一種解決X射線輪胎檢測中周期性條紋滾動視頻閃爍的方法，將DirectX中的I^age Flipping技術引入到成品輪胎實時成像質量檢測系統中，從而實現最佳的顯示效果。在輪胎旋轉的同時用X射線透照輪胎表面，並用工業U型探測器採集到輪胎在X射線照射下形成的圖像數據，將輪胎圖像數據經由PCI圖像採集卡上傳到上位機中進行處理，並通過DirectDraw提供的API接口將圖像以I^age Flippnig的方式顯示到屏幕上。具體的步驟如下
步驟一、獲取到DirectDraw接口，進行初始化相關的設置，在顯卡中為DirectDraw接口分配所需要的顯存空間。步驟二、開始旋轉輪胎，開啟X射線光源，使用工業U型探測器採集輪胎圖像數據， 並通過PCI圖像採集卡上傳至上位機的內存中。步驟三、將輪胎圖像數據在系統內存中進行相應的處理，以轉換為可以在顯存中進行處理的數據格式。步驟四、用常規的Windows⑶I方法將處理好的數據轉移到DirectDraw分配的離屏頁面內存單元中，此時數據已經存在於顯存中。步驟五、用DirectDraw提供的Blt接口將離屏頁面塊拷貝到DirectDraw分配的後臺緩衝頁面中，此時數據已經做好準備，隨時可以翻轉到前臺進行顯示。步驟六、用DirectDraw提供的Flip接口將後臺緩衝頁面翻轉到前臺進行顯示，原來的前臺頁面翻轉到後臺作為後臺緩衝頁面。本方案與現有的其他技術相比，有益的效果是(1)傳統的GDI技術在步驟四時會不加緩衝地直接將處理好的圖像數據畫到屏幕中，這樣會造成圖像顯示質量下降，而本方案在步驟四時會先將圖像數據畫到離屏頁面中進行緩衝，提高了圖像顯示質量。(2) GDI+技術在步驟四時雖然會將數據先畫到緩衝單元中，但是這個緩衝單元是在系統內存中分配的，處理速度會大大降低，而本方案的離屏頁面是在顯存中分配的，速度更快。(3) DirectDraw中目前應用較多的窗口模式中，不會使用Flip接口，在步驟五時，會直接將離屏頁面中的數據塊拷貝到前臺顯示頁面。這種機制雖然與傳統的GDI與GDI+相比有了很大改善，但是在解決周期性閃爍線方面仍然效果欠佳。本方案使用I^age Flipping技術，在前臺頁面與後臺頁面之間不斷切換顯示，解決了閃爍線的問題。
圖1為本發明的宏觀系統架構圖。圖2為輪胎在X射線下的實際理想圖像(截取片段)。圖3為輪胎圖像滾屏中閃爍的圖像(截取片段)。圖4為傳統⑶I技術顯示機制的數據流向圖。圖5為傳統⑶1+技術顯示機制的數據流向圖。圖6為DirectDraw不使用I^age Flipping技術時的數據流向圖。圖7為DirectDraw使用Page Flipping技術時的數據流向圖。圖8為本發明的顯示部分程序流程圖。
附圖標識1-待檢測輪胎，2-X射線光源，3-工業U型探測器，4-上位機(其中插入 PCI圖像採集卡)，5-顯示終端。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。從圖1可以看出，當待檢測輪胎1開始旋轉時，X射線光源2開始向四周發射X射線並透照待檢測輪胎1，這時工業U型探測器3會將每次採集到的輪胎成像數據上傳到上位機4的PCI圖像採集卡中並通過一定的顯示技術顯示到顯示終端5的屏幕上，隨著待檢測輪胎1旋轉，掃描到的輪胎圖像不斷在屏幕中由上至下滾動顯示，輪胎旋轉一周後，檢測結束。圖1為本實施例的實際採集到的輪胎理想圖像的片段。圖2為之前的顯示機制下閃爍的圖像的片段。從圖4至圖7可以看出，對於四種顯示技術的數據流向，在傳遞到系統內存之前是大致相同的。本實施例的圖像採集卡採用的為14bit圖像採集卡，採集方式為每次傳輸一行或幾行數據。採集到14bit的圖像數據後，保存至系統內存中開闢好的內存單元中，此內存單元的數據結構為一個二維矩陣形式，矩陣的行數為探測器總像元數3584，列數根據輪胎尺寸而不同，在本例中列數約為9000。此後在內存中，程序會將此14bit的數據以灰度映射的方式將動態範圍映射至8bit (即動態範圍從0 15383映射至0 255)。此時內存中的數據已經準備就緒，可以進行下一步的處理與顯示工作。數據從系統內存中流出後，根據不同的顯示技術會有不同的流向。GDI技術的數據流向參見圖4，程序通過調用GDI接口直接將內存中的數據送至顯示終端；GDI+技術的數據流向參見圖5，程序首先會通過調用GDI+接口將內存中的數據畫到一塊事先申請好的內存單元中，然後通過塊拷貝的方式將整塊內存單元送至顯示終端；DirectDraw中的 Blt技術的數據流向參見圖6，程序首先會通過調用GDI接口將內存中的數據畫到事先由 DirectDraw接口申請的顯存單元中，我們稱之為離屏頁面，然後在顯存中通過塊拷貝的方法將數據整體一次性送至顯示頁面，進而送至顯示終端；DirectDraw中的I^age Flipping 技術的數據流向參見圖7，與單獨使用Bit技術不同的是，Page Flipping在申請前臺顯示頁面時，會附帶一個稱之為後臺緩衝頁面的頁面，每次利用塊拷貝方式將整塊數據送至後臺緩衝頁面，然後利用DirectDraw提供的翻頁技術將前後臺頁面相互交換，此時後臺頁面翻至前臺進行顯示，前臺頁面翻至後臺準備下一次接收塊拷貝的數據。具體的程序流程參見圖8。首先在程序的主線程中會申請一個DirectDraw對象並獲得DirectDraw提供的接口 ；然後對DirectDraw進行初始化的設置和顯存單元的申請， 此時一切已經準備就緒，開始等待觸發信號；當接收到觸發信號後，在程序中開啟兩個子線程，線程1負責採集圖像數據並在系統內存中將數據處理和轉換為適合顯示的格式，線程2 負責在顯存中對圖像數據進行接收、轉移、緩衝和顯示等操作，線程1與線程2共用一塊公用內存，以實現線程間的數據同步。以上內容是結合優選技術方案對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定發明的具體實施僅限於這些說明。對本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的構思的前提下，還可以做出簡單的推演及替換，都應當視為本發明的保護範圍。
權利要求
1. 一種解決X射線輪胎檢測中周期性條紋滾動視頻閃爍的方法，該方法在輪胎旋轉的同時用X射線透照輪胎表面，並用工業U型探測器採集到輪胎在X射線照射下形成的圖像數據，將圖像數據經由PCI圖像採集卡上傳到上位機中進行處理，並通過DirectDraw提供的API接口將圖像以頁面翻轉I^age Flippnig的方式顯示到屏幕上；具體的步驟如下步驟一、獲取到DirectDraw接口，進行初始化相關的設置，在顯卡中為DirectDraw接口分配所需要的顯存空間；步驟二、開始旋轉輪胎，開啟X射線光源，使用工業U型探測器採集輪胎圖像數據，並通過PCI圖像採集卡上傳至上位機的內存中；步驟三、將輪胎圖像數據在系統內存中進行相應的處理，以轉換為可以在顯存中進行處理的數據格式；步驟四、用常規的圖形設備藉口 Windows⑶I方法將處理好的數據轉移到DirectDraw 分配的離屏頁面內存單元中，此時數據已經存在於顯存中；步驟五、用DirectDraw提供的Blt接口將離屏頁面塊拷貝到DirectDraw分配的後臺緩衝頁面中，此時數據已經做好準備，隨時可以翻轉到前臺進行顯示；步驟六、用DirectDraw提供的Flip接口將後臺緩衝頁面翻轉到前臺進行顯示，原來的前臺頁面翻轉到後臺作為後臺緩衝頁面。
全文摘要
本發明公開了一種解決X射線輪胎檢測中周期性條紋滾動視頻閃爍的方法，該方法在輪胎旋轉的同時用X射線透照輪胎表面，並用工業U型探測器採集到輪胎在X射線照射下形成的輪胎圖像數據，將輪胎圖像數據經由PCI圖像採集卡上傳到上位機中進行處理，並通過DirectDraw提供的API(應用程式接口)將圖像以PageFlippnig(頁面翻轉)的方式顯示到屏幕上。
文檔編號G01N23/04GK102426172SQ201110259349
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者孫怡, 楊佳勝, 郭龍強 申請人:大連理工大學