[發明專利]一種脈沖渦流熱成像中缺陷的自動分割方法

有效

• 申請號: 201610804875.6
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN106468677B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 高斌;李曉青;田貴云
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72;G06T7/136
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明渦流脈沖熱成像中缺陷的自動分割方法的提出，是基于ECPT缺陷行為的物理特性。缺陷區域將向外輻射更多能量，將其映射到圖像直方圖上，缺陷將分布在靠近直方圖末梢的區域，且其所占比重相對背景來說較小。據此，本發明計算待分割圖像的直方圖進行分組，并計算各組累計像素個數S_i的一階導k_i，選取絕對值最大值對應分組的下一個分組的像素平均值作為分割閾值，然后將小于分割閾值T的像素點去除，得到渦流脈沖熱成像中的缺陷圖像，從而實現了缺陷的分割，便于缺陷的識別和量化即定量檢測和識別缺陷的目的。

技術領域

本發明屬于無損檢測和評估技術領域，特別是，更為具體地講，涉及一種渦流脈沖熱成像(ECPT，Eddy Current Pulsed Thermography)中缺陷的自動分割方法。

背景技術

無損檢測技術具有廣泛的科學基礎和應用領域，是保證產品和工程質量的重要手段。渦流脈沖熱成像(Eddy Current Pulsed Thermography,簡稱ECPT)結合了渦流和紅外熱成像技術，可實現大面積不同深度缺陷的無接觸快速檢測，已被廣泛應用于導體材料無損檢測領域，成為分析導體材料缺陷的重要手段。

在ECPT中，渦流在導體材料中的分布是不同的。當導體材料存在缺陷(如裂紋)，渦流行徑會被迫轉移，從而形成不同密度的渦流分布區域。在裂紋尖端和底部區域，其渦流密度要大于其他區域。由于焦耳熱作用，渦流密度分布情況會直接反映為不同的溫度分布，如裂紋兩端及其底部會形成集熱區，而其他區域溫度則較低，導體材料表面熱分布的不同現象，會被熱像儀記錄為熱圖序列。

目前，ECPT對導體材料缺陷的檢測和表征已取得了大量成果。如獨立成分分解法，該方法將熱圖序列執行獨立成分分解(ICA)的操作，在沒有任何先驗信息下，ICA可根據熱圖在空間和時間上的響應信息，實現缺陷信息的增強和自動提取。獨立成分分解屬于現有技術，具體步驟可在論文《A.Hyvarinen,J.Karhunen,and E.Oja,“Independent componentanalysis and blind source separation,”John Wiley&Sons,pp.20–60,2001.》中得到。

在獨立成分分解法中，選用ICA對熱圖序列作為預處理方法，然后將具有最大峭度的獨立成分，按原熱圖尺寸重構成缺陷圖像矩陣(重構步驟同樣可以在《Bin Gao,LibingBai,Guiyun Tian,W.L.Woo and Yuhua Cheng,“Automatic Defect Identification ofEddy Current Pulsed Thermography Using Single Channel Blind SourceSeparation,”IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,vol.63,no.4,pp.913-922.2014.》中得到)。

然而，缺陷定量檢測研究還不夠充分，且缺乏合適的自動分割方法，以便于缺陷的提取、識別和量化，這阻礙了ECPT在實際中的進一步應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種渦流脈沖熱成像中缺陷的自動分割方法，以分割出缺陷，便于缺陷的識別和量化即定量檢測和識別缺陷。

為實現上述發明目的，本發明渦流脈沖熱成像中缺陷的自動分割方法，包括：

(1)、基于獨立成分分解的熱圖序列預處理

通過渦流脈沖熱成像檢測系統，獲得含缺陷導體表面的空間-時間熱圖響應序列(簡稱熱圖序列)，并對熱圖序列執行獨立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)，將具有最大峭度的獨立成分，按原熱圖尺寸重構成缺陷圖像矩陣，并以此缺陷圖像矩陣作為待分割圖像；

其特征在于，還包括以下步驟：