基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法

摘要

本发明公开了一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，包括：从待测试件中选取识别区域；对检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量；通过水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平分量；通过垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直分量；将漏磁信号法向分量、伪漏磁信号水平分量和伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；选取预设阈值，得到缺陷识别轮廓。该方法可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而构建伪三维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有更高的求解精度和更好的识别效果。

权利要求

1.一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待测试件，并从所述待测试件中选取识别区域，其中，所述识别区域内包含单个缺陷；

通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域，得到所述识别区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对所述检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量；

将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的水平差分信号，并通过所述水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平分量，其中，所述将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，进一步包括：获取满足第一预设条件的第一信号矩阵进行卷积运算，所述水平差分信号满足以下公式，所述公式为：Dx＝Gx*Bz，其中，Dx为所述水平差分信号，Gx为算子模板，Bz为所述信号矩阵，*表示卷积运算；

将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，得到所述漏磁信号法向分量的垂直差分信号，并通过所述垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直分量，其中，所述将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，进一步包括：获取第二预设条件的第二信号矩阵进行卷积运算，所述垂直差分信号满足以下公式，所述公式为：Dy＝Gy*Bz，其中，Dy为所述垂直差分信号,Gy为算子模板；所述算子模板为Prewitt算子模板或Sobel算子模板；

将所述漏磁信号法向分量、所述伪漏磁信号水平分量和所述伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；以及选取预设阈值，以对所述合成漏磁信号进行二值化处理，并对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，得到缺陷识别轮廓。

2.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述待测试件包括油气管道和储罐底板，其中，在通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域之前，还包括：通过直流磁化场对所述待测试件进行饱和磁化处理。

3.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述伪漏磁信号水平分量对应的水平方向在所述扫描平面上沿所述待测试件的磁化方向，所述伪漏磁信号垂直分量对应的垂直方向在所述扫描平面上垂直于所述待测试件的磁化方向，所述漏磁信号法向分量对应的法线方向垂直于所述扫描平面，且所述水平方向、所述垂直方向和所述法线方向满足三维笛卡尔坐标系的右手定则。

4.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，通过以下公式进行伪三维漏磁信号合成操作，所述公式为：B(x,y)＝Bx′(x,y)+abs[By′(x,y)]+abs[Bz(x,y)]，

其中，B(x,y)为所述合成漏磁信号，Bx′(x,y)为所述伪漏磁信号水平分量，By′(x,y)为所述伪漏磁信号垂直分量，Bz(x,y)为所述漏磁信号法向分量，abs[·]表示取绝对值操作。

5.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述预设阈值处于所述合成漏磁信号的最大值的40％～60％之间。

6.根据权利要求1所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述对所述合成漏磁信号进行二值化处理，进一步包括：将所述合成漏磁信号的区域划分为“0-1”区域，得到所述二值图像，其中，若所述合成漏磁信号的信号值小于所述预设阈值时，所述信号值所对应的区域为“0”区域，并在所述二值图像中显示为黑色；若所述合成漏磁信号的信号值大于或等于所述预设阈值时，所述信号值所对应的区域为“1”区域，并在所述二值图像中显示为白色。

7.根据权利要求6所述的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，其特征在于，所述对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，进一步包括：沿所述水平方向依次提取所述二值图像中“1”区域的左边界和右边界，并将所述左边界与所述右边界水平连接后得到的连续区域作为最终识别的缺陷区域，其中，所述左边界和所述右边界分别是所述二值图像中“1”区域的水平方向上最左边的“1”像素点连接成的边界和最右边的“1”像素点连接成的边界。

说明书

基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法。

背景技术

[0002] 漏磁检测是较常用的无损检测方法之一，广泛应用于油气管道、储罐底板等铁磁性被测试件的缺陷检测与安全评估中，基于漏磁检测信号实现缺陷轮廓识别对于被测试件
的检测与评估具有重要意义。

[0003] 近年来，随着漏磁检测技术的不断进步与提高，缺陷检测与安全评估要求的日益严格，仅采用一维漏磁检测信号进行缺陷分析已无法满足对缺陷识别精度的要求，需要基
于三维漏磁检测数据进行分析处理以提供更加丰富的缺陷轮廓信息，提高识别精度。但是
三维漏磁检测相较于一维漏磁检测，需要多采用两倍数量的磁传感器，且对三维漏磁信号
的采集位置和精度要求较高，大大增加了漏磁检测装置的研制成本和设计难度。

[0004] 因此，若能在仅采集一维漏磁信号的基础上，从一维漏磁信号中衍生出可近似等效的三维漏磁信号，再基于等效的三维漏磁信号进行缺陷分析和轮廓识别，从原理上可以
在保证在不增加漏磁检测装置的研制成本和复杂度的情况下，有效提高缺陷识别精度。然
而，目前尚无对这种三维漏磁信号衍生技术及相关缺陷轮廓识别方法的研究。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

[0006] 为此，本发明的目的在于提出一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，该方法可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量
的近似值，进而构建伪三维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷
轮廓识别，具有更高的求解精度和更好的识别效果。

[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，包括以下步骤：获取待测试件，并从所述待测试件中选取识别区域，
其中，所述识别区域内包含单个缺陷；通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域，
得到所述识别区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对所述检测数据进行过滤处
理，得到漏磁信号法向分量；将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，得到
所述漏磁信号法向分量的水平差分信号，并通过所述水平差分信号与第一预设倍数相乘得
到伪漏磁信号水平分量；将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，得到所
述漏磁信号法向分量的垂直差分信号，并通过所述垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到
伪漏磁信号垂直分量；将所述漏磁信号法向分量、所述伪漏磁信号水平分量和所述伪漏磁
信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号；选取预设阈值，以对所述
合成漏磁信号进行二值化处理，并对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识
别操作，得到缺陷识别轮廓。

[0008] 本发明实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而构建伪三
维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有更高的求
解精度和更好的识别效果。

[0009] 另外，根据本发明上述实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法还可以具有以下附加的技术特征：

[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述待测试件包括油气管道和储罐底板，其中，在通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描所述识别区域之前，还包括：通过直流磁化场对
所述待测试件进行饱和磁化处理。

[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述伪漏磁信号水平分量对应的水平方向在所述扫描平面上沿所述待测试件的磁化方向，所述伪漏磁信号垂直分量对应的垂直方向
在所述扫描平面上垂直于所述待测试件的磁化方向，所述漏磁信号法向分量对应的法线方
向垂直于所述扫描平面，且所述水平方向、所述垂直方向和所述法线方向满足三维笛卡尔
坐标系的右手定则。

[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将所述漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，进一步包括：获取满足第一预设条件的第一信号矩阵进行卷积运算，所
述水平差分信号满足以下公式，所述公式为：

[0013] Dx＝Gx*Bz，

[0014] 其中，Dx为所述水平差分信号，Gx为算子模板，Bz为所述信号矩阵，*表示卷积运算。

[0015] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将所述漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，进一步包括：获取第二预设条件的第二信号矩阵进行卷积运算，所述垂
直差分信号满足以下公式，所述公式为：

[0016] Dy＝Gy*Bz。

[0017] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述算子模板为Prewitt算子模板或Sobel算子模板。

[0018] 进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式进行伪三维漏磁信号合成操作，所述公式为：

[0019] B(x,y)＝Bx′(x,y)+abs[By′(x,y)]+abs[Bz(x,y)]，

[0020] 其中，B(x,y)为所述合成漏磁信号，Bx′(x,y)为所述伪漏磁信号水平分量，By′(x,y)为所述伪漏磁信号垂直分量，Bz(x,y)为所述漏磁信号法向分量，abs[·]表示取绝对值
操作。

[0021] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预设阈值处于所述合成漏磁信号的最大值的40％～60％之间。

[0022] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述对所述合成漏磁信号进行二值化处理，进一步包括：将所述合成漏磁信号的区域划分为“0-1”区域，得到所述二值图像，其中，若所
述合成漏磁信号的信号值小于所述预设阈值时，所述信号值所对应的区域为“0”区域，并在
所述二值图像中显示为黑色；若所述合成漏磁信号的信号值大于或等于所述预设阈值时，
所述信号值所对应的区域为“1”区域，并在所述二值图像中显示为白色。

[0023] 进一步地，在本发明的一个实施例中，述对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，进一步包括：沿所述水平方向依次提取所述二值图像中“1”区域的
左边界和右边界，并将所述左边界与所述右边界水平连接后得到的连续区域作为最终识别
的缺陷区域，其中，所述左边界和所述右边界分别是所述二值图像中“1”区域的水平方向上
最左边的“1”像素点连接成的边界和最右边的“1”像素点连接成的边界。

[0024] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0025] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0026] 图1为根据本发明实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法的流程图；

[0027] 图2为根据本发明一个实施例的凸状缺陷漏磁信号法向分量的信号强度示意图；

[0028] 图3为根据本发明一个实施例的凸状缺陷伪漏磁信号水平分量的信号强度示意图；

[0029] 图4为根据本发明一个实施例的凸状缺陷伪漏磁信号垂直分量的信号强度示意图；

[0030] 图5为根据本发明一个实施例的凸状缺陷合成漏磁信号的信号强度示意图；

[0031] 图6为根据本发明一个实施例的采用伪三维漏磁信号得到的缺陷轮廓识别结果示意图；

[0032] 图7为根据本发明一个实施例的仅采用一维漏磁信号得到的缺陷轮廓识别结果示意图。

具体实施方式

[0033] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0034] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法。

[0035] 图1是本发明一个实施例的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法的流程图。

[0036] 如图1所示，该基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法包括以下步骤：

[0037] 在步骤S1中，获取待测试件，并从待测试件中选取识别区域，其中，识别区域内包含单个缺陷。

[0038] 也就是说，提供待测试件，从而从待测试件选取识别区域。需要说明的是，识别区域内可以仅包含单个缺陷。

[0039] 在步骤S2中，通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描识别区域，得到识别区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对检测数据进行过滤处理，得到漏磁信号法向分量。

[0040] 也就是说，利用单轴磁传感器在扫描平面xOy上扫描的待测试件识别区域，得到该区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对的缺陷漏磁信号法向分量检测数据进行过
滤处理，得到最终的漏磁信号法向分量Bz(x,y)。

[0041] 其中，在本发明的一个实施例中，待测试件包括油气管道和储罐底板，其中，在通过单轴磁传感器在扫描平面上扫描识别区域之前，还包括：通过直流磁化场对待测试件进
行饱和磁化处理。

[0042] 需要说明的是，待测试件可以为铁磁性材料，包括但不限于油气管道、储罐底板等。且在执行步骤S2之前，先利用直流磁化场对待测试件进行饱和磁化处理。

[0043] 在步骤S3中，将漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，得到漏磁信号法向分量的水平差分信号，并通过水平差分信号与第一预设倍数相乘得到伪漏磁信号水平
分量。

[0044] 也就是说，漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿水平方向进行差分变换操作，从而得到法向分量的水平差分信号Dx(x,y)，再将得到的法向分量水平差分信号幅值乘以kx倍，进而得
到伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)。需要说明的是，第一预设倍数可以为系数kx，其中，系数kx
的取值范围可以为[0.1,0.9]。

[0045] 举例而言，将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿水平方向进行差分变换操作，得到法向分量的水平差分信号Dx(x,y)，再将得到的法向分量水平差分信号幅值乘以kx倍，kx取
0.25，得到伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)。

[0046] 进一步地，在本发明的一个实施例中，将漏磁信号法向分量沿水平方向进行差分变换操作，进一步包括：获取满足第一预设条件的第一信号矩阵进行卷积运算，水平差分信
号满足以下公式，公式为：

[0047] Dx＝Gx*Bz，

[0048] 其中，Dx为水平差分信号，Gx为算子模板，Bz为信号矩阵，*表示卷积运算。

[0049] 可选地，在本法明的一个实施例中，算子模板可以为Prewitt算子模板或Sobel算子模板。

[0050] 可以理解的是，沿水平方向进行差分变换操作，指的是选取合适水平差分算子模板Gx与漏磁信号法向分量的信号矩阵Bz进行卷积运算即获取满足第一预设条件的第一信
号矩阵进行卷积运算，其中，算子模板可以选择Prewitt算子或Sobel算子的模板。法向分量
的水平差分信号满足下述公式：

[0051] Dx＝Gx*Bz，

[0052] 其中，*表示卷积运算，

[0053] (Prewitt算子)或 (Sobel算子)。

[0054] 在步骤S4中，将漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，得到漏磁信号法向分量的垂直差分信号，并通过垂直差分信号与第二预设倍数相乘得到伪漏磁信号垂直
分量。

[0055] 也就是说，将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿垂直方向进行差分变换操作，从而得到法向分量的垂直差分信号Dy(x,y)，再将得到的法向分量垂直差分信号幅值乘以ky倍，进而
得到伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)。需要说明的是，第二预设倍数可以为系数ky，其中，系
数ky的取值范围可以为[0.1,0.9]。

[0056] 举例而言，将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿垂直方向进行差分变换操作，得到法向分量的垂直差分信号Dy(x,y)，再将得到的法向分量垂直差分信号幅值乘以ky倍，ky取0.19，
得到伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)。

[0057] 其中，将漏磁信号法向分量沿垂直方向进行差分变换操作，进一步包括：获取第二预设条件的第二信号矩阵进行卷积运算，垂直差分信号满足以下公式，公式为：

[0058] Dy＝Gy*Bz。

[0059] 可以理解的是，沿垂直方向进行差分变换操作，指的是选取合适垂直差分算子模板Gy与漏磁信号法向分量的信号矩阵Bz进行卷积运算即获取第二预设条件的第二信号矩
阵进行卷积运算，其中，算子模板可以选择Prewitt算子或Sobel算子的模板。法向分量的垂
直差分信号满足下述公式：

[0060] Dy＝Gy*Bz，

[0061] 其中，*表示卷积运算，

[0062] (Prewitt算子)或 (Sobel算子)。

[0063] 在步骤S5中，将漏磁信号法向分量、伪漏磁信号水平分量和伪漏磁信号垂直分量进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号。

[0064] 也就是说，将得到的漏磁信号法向分量Bz(x,y)、伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)和伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号B(x,y)。

[0065] 其中，在本发明的一个实施例中，伪漏磁信号水平分量对应的水平方向在扫描平面上沿待测试件的磁化方向，伪漏磁信号垂直分量对应的垂直方向在扫描平面上垂直于待
测试件的磁化方向，漏磁信号法向分量对应的法线方向垂直于扫描平面，且水平方向、垂直
方向和法线方向满足三维笛卡尔坐标系的右手定则。

[0066] 进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式进行伪三维漏磁信号合成操作，公式为：

[0067] B(x,y)＝Bx′(x,y)+abs[By′(x,y)]+abs[Bz(x,y)]，

[0068] 其中，B(x,y)为合成漏磁信号，Bx′(x,y)为伪漏磁信号水平分量，By′(x,y)为伪漏磁信号垂直分量，Bz(x,y)为漏磁信号法向分量，abs[·]表示取绝对值操作。

[0069] 在步骤S6中，选取预设阈值，以对合成漏磁信号进行二值化处理，并对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，得到缺陷识别轮廓。

[0070] 也就是说，选取合适的阈值δ即选取预设阀值，对合成漏磁信号B(x,y)进行二值化处理，并对处理后的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，最终得到缺陷识别轮廓。

[0071] 可选地，在本发明的一个实施例中，预设阈值处于合成漏磁信号的最大值的40％～60％之间。

[0072] 具体地，阈值δ可以设置在合成漏磁信号B(x,y)的最大值的40％～60％之间。例如，选取合适的阈值δ即选取预设阀值，可以设置为合成漏磁信号B(x,y)的最大值的50％。

[0073] 进一步地，在本发明的一个实施例中，对合成漏磁信号进行二值化处理，进一步包括：将合成漏磁信号的区域划分为“0-1”区域，得到二值图像，其中，若合成漏磁信号的信号
值小于预设阈值时，信号值所对应的区域为“0”区域，并在二值图像中显示为黑色；若合成
漏磁信号的信号值大于或等于预设阈值时，信号值所对应的区域为“1”区域，并在二值图像
中显示为白色。

[0074] 具体而言，二值化处理是将合成漏磁信号B(x,y)区域划分为“0-1”区域，从而得到二值图像，其中，若合成漏磁信号值小于阈值δ时，则该信号值所对应的区域为“0”区域，需
要说明的是，信号值所对应的区域为“0”区域时，在二值图像中显示为黑色；若合成漏磁信
号值大于或等于阈值δ时，该信号值所对应的区域为“1”区域，需要说明的是，信号值所对应
的区域为“1”区域时，在二值图像中显示为白色。

[0075] 进一步地，在本发明的一个实施例中，对二值化处理后得到的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，进一步包括：沿水平方向依次提取二值图像中“1”区域的左边界和右
边界，并将左边界与右边界水平连接后得到的连续区域作为最终识别的缺陷区域，其中，左
边界和右边界分别是二值图像中“1”区域的水平方向上最左边的“1”像素点连接成的边界
和最右边的“1”像素点连接成的边界。

[0076] 也就是说，缺陷边缘连续性识别操作，是沿水平方向依次提取的二值图像中“1”区域(即白色区域)的左边界和右边界，并将左边界与右边界水平连接后得到的连续区域作为
最终识别的缺陷区域。其中，白色区域左边界和右边界分别是二值图像中“1”区域的水平方
向上最左边的“1”像素点连接成的边界和最右边的“1”像素点连接成的边界。

[0077] 具体而言在本发明的一个具体实施例中，本发明实施例的方法包括以下步骤：

[0078] 1、提供待测试件，并从待测试件选取识别区域，其中，识别区域内包含一个“凸”状缺陷。待测试件为铁磁性材料的储罐底板，板厚为12mm。该“凸”状缺陷为看作有12mm×12mm
的矩形缺陷和24mm×12mm的矩形缺陷上下拼接而成，深度均为2.4mm。

[0079] 2、利用单轴磁传感器在扫描平面xOy上扫描的待测试件识别区域，得到该区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对缺陷漏磁信号法向分量检测数据进行过滤处理，
得到最终的漏磁信号法向分量Bz(x,y)如图2所示。在此步骤之前，先利用直流磁化场对待
测试件进行饱和磁化处理，然后以2m/s的运行速度等间距扫描采样，采用间距为1mm，磁传
感器提离值为2mm。

[0080] 其中，漏磁信号水平分量对应的水平方向 在扫描平面xOy上沿被测试件的磁化方向，漏磁信号垂直分量 对应的垂直方向在扫描平面xOy上垂直于被测试件的磁化方向，漏
磁信号法向分量对应的法线方向 垂直于扫描平面xOy，且水平方向 垂直方向 和法线
方向 满足三维笛卡尔坐标系的右手定则。

[0081] 3、将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿水平方向进行差分变换操作，得到法向分量的水平差分信号Dx(x,y)，沿水平方向进行差分变换操作指的是选取合适水平差分算子模板
Gx与漏磁信号法向分量的信号矩阵Bz进行卷积运算，其中，算子模板选择Sobel算子的模
板。法向分量的水平差分信号满足下述公式：

[0082] Dx＝Gx*Bz，

[0083] 其中，*表示卷积运算，

[0084] 再将得到的法向分量水平差分信号幅值乘以kx倍，kx取0.4，得到伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)如图3所示。

[0085] 4、将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿垂直方向进行差分变换操作，得到法向分量的垂直差分信号Dy(x,y)。沿垂直方向进行差分变换操作，指的是选取合适垂直差分算子模板
Gy与漏磁信号法向分量的信号矩阵Bz进行卷积运算，其中，算子模板选择Sobel算子的模
板。法向分量的垂直差分信号满足下述公式：

[0086] Dy＝Gy*Bz，

[0087] 其中，*表示卷积运算，

[0088] 再将得到的法向分量垂直差分信号幅值乘以ky倍，ky取0.23，得到伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)如图4所示。

[0089] 5、将得到的漏磁信号法向分量Bz(x,y)、伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)和伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号B(x,y)如图5所
示。

[0090] 伪三维漏磁信号合成操作满足下述公式：

[0091] B(x,y)＝Bx′(x,y)+abs[By′(x,y)]+abs[Bz(x,y)]，

[0092] 其中，abs[·]表示取绝对值操作。

[0093] 6、选取合适的阈值δ，设置为合成漏磁信号B(x,y)的最大值的50％。对合成漏磁信号B(x,y)进行二值化处理，将合成漏磁信号B(x,y)区域划分为“0-1”区域，得到二值图像，
其中，若合成漏磁信号值小于阈值δ时，该信号值所对应的区域为“0”区域，在二值图像中显
示为黑色；若合成漏磁信号值大于或等于阈值δ时，该信号值所对应的区域为“1”区域，在二
值图像中显示为白色。并对处理后的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，沿水平方向
依次提取的二值图像中“1”区域(即白色区域)的左边界和右边界，并将左边界与右边界水
平连接后得到的连续区域作为最终识别的缺陷区域。其中，白色区域的左边界和右边界分
别是二值图像中“1”区域的水平方向上最左边的“1”像素点连接成的边界和最右边的“1”像
素点连接成的边界，最终得到缺陷识别轮廓。

[0094] 在本发明的实施例中，采用本发明实施例的方法得到的缺陷识别轮廓如图6所示，其中虚线表示实际缺陷的轮廓，可见采用本发明实施例的方法得到的缺陷识别轮廓能够与
实际缺陷轮廓较好地吻合。为了与仅采用一维漏磁信号缺陷轮廓识别方法的识别效果进行
比较，图7给出了仅采用漏磁信号法向分量进行缺陷轮廓识别的效果图，对比可见，本发明
实施例的一种基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，可以从漏磁信号的法向
分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而构建伪三维漏磁信号
实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有更高的求解精度和更
好的识别效果。

[0095] 进一步地，在本发明的另一个具体实施例中，本发明实施例的方法包括以下步骤：

[0096] 1、提供待测试件，并从的待测试件选取识别区域，其中，识别区域内包含一个矩形缺陷。待测试件为铁磁性材料的油气管道，管壁厚度为12.7mm。该矩形缺陷长为看作有
12.7mm，宽为25.4mm，深度为2.54mm。

[0097] 2、利用单轴磁传感器在扫描的待测试件识别区域，得到该区域内缺陷漏磁信号法向分量的检测数据，并对的缺陷漏磁信号法向分量检测数据进行过滤处理，得到最终的漏
磁信号法向分量Bz(x,y)。在此步骤之前，先利用直流磁化场对待测试件进行饱和磁化处
理。然后以1.5m/s的运行速度等间距扫描采样，采用间距为2.2mm，磁传感器提离值为
2.0mm。

[0098] 其中，漏磁信号水平分量对应的水平方向 沿被测试件的磁化方向，即管道轴向方向；漏磁信号垂直分量 对应的垂直方向垂直于被测试件的磁化方向，即管道周向方向；
漏磁信号法向分量对应的法线方向 与水平方向 和垂直方向 垂直，即管道径向方向，且
水平方向 垂直方向 和法线方向 满足三维笛卡尔坐标系的右手定则。

[0099] 3、将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿水平方向进行差分变换操作，得到法向分量的水平差分信号Dx(x,y)，沿水平方向进行差分变换操作指的是选取合适水平差分算子模板
Gx与漏磁信号法向分量的信号矩阵Bz进行卷积运算，其中，算子模板选择Prewitt算子的模
板。法向分量的水平差分信号满足下述公式：

[0100] Dx＝Gx*Bz，

[0101] 其中，*表示卷积运算，

[0102] 再将得到的法向分量水平差分信号幅值乘以kx倍，kx取0.5，得到伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)。

[0103] 4、将漏磁信号法向分量Bz(x,y)沿垂直方向进行差分变换操作，得到法向分量的垂直差分信号Dy(x,y)。沿垂直方向进行差分变换操作，指的是选取合适垂直差分算子模板
Gy与漏磁信号法向分量的信号矩阵Bz进行卷积运算，其中，算子模板选择Prewitt算子的模
板。法向分量的垂直差分信号满足下述公式：

[0104] Dy＝Gy*Bz，

[0105] 其中，*表示卷积运算，

[0106] 再将得到的法向分量垂直差分信号幅值乘以ky倍，ky取0.44，得到伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)。

[0107] 5、将得到的漏磁信号法向分量Bz(x,y)、伪漏磁信号水平分量Bx′(x,y)和伪漏磁信号垂直分量By′(x,y)进行伪三维漏磁信号合成操作，得到合成漏磁信号B(x,y)。

[0108] 伪三维漏磁信号合成操作满足下述公式：

[0109] B(x,y)＝Bx′(x,y)+abs[By′(x,y)]+abs[Bz(x,y)]。

[0110] 6、选取合适的阈值δ，设置为合成漏磁信号B(x,y)的最大值的50％。对合成漏磁信号B(x,y)进行二值化处理，将合成漏磁信号B(x,y)区域划分为“0-1”区域，得到二值图像，
其中，若合成漏磁信号值小于阈值δ时，该信号值所对应的区域为“0”区域，在二值图像中显
示为黑色；若合成漏磁信号值大于或等于阈值δ时，该信号值所对应的区域为“1”区域，在二
值图像中显示为白色。并对处理后的二值图像进行缺陷边缘连续性识别操作，沿水平方向
依次提取的二值图像中“1”区域(即白色区域)的左边界和右边界，并将左边界与右边界水
平连接后得到的连续区域作为最终识别的缺陷区域。其中，白色区域的左边界和右边界分
别是二值图像中“1”区域的水平方向上最左边的“1”像素点连接成的边界和最右边的“1”像
素点连接成的边界，最终得到缺陷识别轮廓。在本发明实施例中，根据本发明实施例的方法
得到的缺陷识别轮廓能够与实际缺陷轮廓较好地吻合。

[0111] 根据本发明实施例提出的基于法向分量的伪三维漏磁信号缺陷轮廓识别方法，可以从漏磁信号的法向分量中衍生出漏磁信号水平分量和漏磁信号垂直分量的近似值，进而
构建伪三维漏磁信号实现缺陷轮廓识别，相较于传统的一维漏磁信号缺陷轮廓识别，具有
更高的求解精度和更好的识别效果。

[0112] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0113] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0114] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0115] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0116] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0117] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。