基于自适应阈值的缺陷三维超声成像及定量分析

来源：振动与冲击杂志2025年第17期北京时间：

作者：董明jesunatg@hotmail.com,,麻志昕,陈渊,曹现刚,,丁林海

单位：1. 西安科技大学机械工程学院， 西安710054;2. 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室， 西安710054;3. 西安重装铜川煤矿机械有限公司， 陕西 铜川727031

摘要：针对二维超声图像存在检测结果不直观、定量误差大等问题，提出一种基于自适应阈值的缺陷三维超声成像方法。通过自动化检测系统采集超声数据，根据扫查步长和A扫信号序列关系计算超声数据点的空间位置并生成超声体数据。通过大津法(Otsu)计算超声体数据的类间方差，实现缺陷区域的自适应阈值分割和提取。利用数学形态学滤波抑制非目标信号和声波散射造成缺陷边缘模糊效应。最后通过移动立方体算法(Marching Cubes，MC)生成内部缺陷的三维图像。建立了不同深度圆形缺陷超声检测仿真模型，分析了不同阈值对缺陷三维成像的影响。对含横通孔的试块和平底孔试块进行自动扫查并利用本文方法得到了三维图像，结果表明，与6dB下降法相比，自适应阈值缺陷三维成像算法将远场区中直径3mm的横通孔的误差由81.5%降低到5.3%。本文能够准确地重建缺陷的位置、形状与尺寸信息，实现工件内部缺陷的精确表征。<br>

关键词：自适应阈值；三维超声成像；Otsu算法；数学形态学