[發明專利]一種熱波圖像序列的壓縮和重構方法

無效

• 申請號: 201210256595.8
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102881029A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張金玉;張煒;楊正偉;田干;張勇;張智翔;金國鋒;王冬冬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及熱波無損檢測圖像處理方法，特別涉及一種固定視場脈沖熱波圖像序列的高效率的壓縮和重構方法。?

背景技術

紅外熱波(Thermal?Wave)無損檢測技術是上個世紀90年代由美國航空航天和國防領域興起的一種新型的無損檢測技術。從1990年以來，國外積極開展熱波理論與技術的研究，隨著計算機水平和紅外熱像儀精度的不斷提高，目前這項技術在航空航天、石油化工、建筑、電力、醫學等領域有了日益廣泛的應用。熱波檢測技術的理論基礎是熱波傳導理論和熱輻射定律，研究的重點是變化性熱源(如周期、脈沖、階梯函數熱源等)與被檢測對象及其幾何結構之間的相互作用。被加熱后，不同的材料表面及表面以下的物理結構特性和邊界條件將影響熱波的傳輸并將影響材料表面的溫度場變化。通過控制熱激勵方法和利用熱像儀探測材料表面的溫度場變化及專門的熱像序列處理技術等關鍵技術進行無損檢測。其檢測原理如圖1所示。?

在熱像序列處理技術中，由于高幀頻熱像數據量巨大，必須進行壓縮和重建處理，以便運用其它的算法進行缺陷檢測和識別，因此熱波圖像的壓縮和重建是熱波無損檢測中的最為基礎和關鍵的技術之一。據統計，目前已有30～40多種圖像壓縮編碼算法面世，其中比較成熟的AVI、MPEG等標準可以使用。不過這些算法由于沒有充分利用熱波本身的性質，其壓縮比很難達到熱波無損檢測的要求。目前，美國Thermal?Wave?Imaging(TWI)公司的Steven?M.Shepard在這方面做了大量的工作，提出了獨到的圖像重建理論(TSR)，掌握了熱像圖的壓縮存儲的關鍵技術。國內，北京航空航天大學的郭興旺等人、北京航空材料研究院的楊黨綱等人、首都師范大學的張存林等人及北京維泰凱信技術有限公司的金萬平等人利用脈沖熱激勵方法和國外進口熱波無損檢測系統設備，開展過相關研究，對其基礎理論和關鍵技術進行過探索研究。但是近年來，隨著高精度熱像儀精度、速度和空間分辨率的迅速提高，640×480及1024×768等高像素熱像儀逐步投入使用，原來國外空間分辨率較小的(如美國TWI的320×240像素需要服務器作為處理計算機)一般還需要20～30秒計算時間，現在如仍然采用原來的算法和服務器，圖像處理的時間是原來的4倍和8倍。?很顯然，這很難滿足現場和實驗室的熱波無損檢測的要求，因此必須要在處理算法上做改進和創新。?

綜上所述，到目前為止，尚未發現一種簡單易行的方法能夠實現對紅外熱波無損檢測圖像壓縮和重建，以滿足的缺陷的快速檢測與識別。?

發明內容

針對上述現有技術狀況，本發明的目的在于提供一種高效率固定視場脈沖熱波圖像序列的壓縮和重構方法技術方法。?

本發明一種熱波圖像序列的壓縮和重構方法，其特征在于：包括以下步驟：?

步驟1：用脈沖熱波法獲取被測試件熱波圖像序列，運用熱波像素點數據序列熱傳導規律和序列分類方法，將數據序列分成100～200個左右的類型，生成相應的代表序列，并對熱像所有序列位置進行編號和登記類型，生成類別表；?

步驟2：根據一維熱波溫度模型和多項式數據擬合算法，對所有代表序列進行統一階數的最小二乘擬合，得到所有類別序列的擬合系數表；統一階數一般取五階；?

步驟3：將熱像采集參數、擬合系數表數據和類別表數據作為熱波圖像序列的壓縮特征，逐個排列生成一維數據序列，以二進制浮點數數據格式進行保存，形成熱波圖像壓縮文件，完成圖像壓縮和計算機存儲；?

步驟4：運用擬合系數表和五階多項式標準公式，按照采樣參數生成等時間間隔序列，代入多項式標準公式重建和還原所有代表序列，按照類別表重建熱波圖像序列。?

本發明進一步提供一種熱波圖像序列的壓縮和重構方法，其特征在于：所述步驟1中熱波像素點數據序列熱傳導規律滿足如公式(1)所示：?