[發明專利]一種增強紅外熱波檢測圖像缺陷對比度的方法

在審

• 申請號: 201210327320.9
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN103308521A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張煒;楊正偉;張金玉;張世英;張玉祥;華明軍;田干;金國鋒;王冬冬;武翠琴;朱杰堂
• 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: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N25/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于紅外熱波無損檢測技術領域，涉及一種基于微分和差分相結合的增強熱波檢測序列圖像缺陷對比度方法，尤其適用于圖像序列中噪聲干擾較大時的缺陷對比度增強方法。

背景技術

紅外熱波檢測過程中獲取的紅外熱圖序列含有豐富的缺陷信息，熱圖中的溫度異常區域與缺陷大小有著直接的關系，而溫度序列的時間特征與缺陷深度密切相關。然而，由于試驗過程中材料表面的溫度分布容易受到各種因素，如紅外熱像儀、其他熱激勵源等試驗設備本身的系統誤差的存在，以及環境因素、材料的表面狀況等的干擾，導致采集到的紅外圖像存在“非均勻、高噪聲、大數據量、低對比度”等問題，使得難以直接提取缺陷的特征信息。因此，需要采用有效的數據分析和圖像處理方法對原始熱圖序列進行處理和分析，以實現缺陷的定量識別。

在本發明以前的現有技術中，對熱波圖像序列進行對比度增強的方法多有報道，如發表在《激光與紅外》第36卷第1期的對比技術《玻璃鋼平底洞缺陷試件紅外熱波檢測方法》一文中，提供了一種通過對熱圖序列和溫度時間關系曲線的分析檢驗的熱波單向測厚方法，該方法盡管消除了圖像中一部分的時域噪聲，增強了圖像的信噪比，但是圖像中仍然存在強烈的背景信息，空間噪聲較大，如果缺陷信號較弱，往往被噪聲所淹沒，難以提取出缺陷信息，難于對缺陷進行定量識別。如圖1為某含5個平底洞缺陷的鋼殼體/絕熱層脫粘試件的經擬合重建后的檢測結果，從圖中只能比較清楚地看到2個熱斑，其余3個缺陷由于信號較弱完全被淹沒在噪聲中(見圖2)。

發明內容

針對上述現有技術狀況，本發明的目的在于，提供一種基于微分和差分相結合的圖像序列處理方法，提高缺陷的檢測能力。

現將本發明基本構思及技術解決方案敘述如下：

由圖1所知，圖中的灰度信息代表的是各個像素點的溫度對比度，即溫差信息，由一維理想情況下缺陷與無缺陷區域對應的表面溫差變化：

ΔT=q0πρcλte-h2αt---(1)]]>

式中：q₀——熱流密度；c——材料的比熱；ρ——材料的密度；λ——材料的熱傳導系數；t——時間；h——缺陷的深度；α＝λ/ρc——材料的熱擴散率。根據該式，缺陷的表面溫差先上升到一個最大溫差，然后又開始下降，直到溫差變為0，因此，表面的熱圖序列的灰度也將經過一個先上升后下降的過程，即缺陷區域的對比度先開始上升，然后又下降，直到和正常區域平衡。如果溫差過小，熱像儀就難以分辨，無法檢測到缺陷。因此，需要進行進一步的處理，以提高缺陷的對比度。

根據溫差過小熱像儀難以分辨，無法檢測到缺陷的現實，本發明通過對原始圖像的研究和分析，提供一種對圖像進行微分和差分相結合處理的增強紅外熱波檢測圖像缺陷對比度的方法，具體步驟為：

步驟1：在紅外熱波檢測過程中，對待檢測對象進行加熱，由紅外熱像儀采集反應被測試件表面溫度場信息的原始熱波圖像序列；

步驟2：熱波圖像經電腦處理分析后得到每個像素點的溫度信息，利用加熱后圖像序列中的溫度信息減去加熱前圖像的溫度信息得到溫差序列信息；

步驟2.1：對式(1)求導可得：