[發(fā)明專利]一種基于空間相關(guān)性的紅外熱圖像處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711240565.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN108109128B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程玉華;陳雪;田露露;白呼和;于海超;段寶妹;白利兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/50
• 分類號(hào): G06T5/50;G06T7/13
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種基于空間相關(guān)性的紅外熱圖像處理方法，首先實(shí)時(shí)在線采集加熱階段的視頻流數(shù)據(jù)，然后提取邊緣信息，分析相鄰兩幀的相關(guān)性，計(jì)算相關(guān)性系數(shù)，繪制出隨時(shí)間變化的相關(guān)性系數(shù)曲線，它反映了被測(cè)試件在加熱過程中多缺陷耦合后的熱響應(yīng)狀態(tài)的差異性，最后根據(jù)預(yù)設(shè)值選取出幾幅合適的熱圖像經(jīng)融合后進(jìn)行后續(xù)的缺陷檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外熱圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于空間相關(guān)性的紅外熱圖像處理方法。

背景技術(shù)

目前，紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)已成為無損檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要分支。在紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)中，缺陷提取、圖像增強(qiáng)方面的研究已經(jīng)獲得了許多的成果。紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)可以有很多檢測(cè)方式。脈沖熱成像無損檢測(cè)其激勵(lì)源為主動(dòng)式，常用的激勵(lì)源有熱水、熱氣流、閃光燈、超聲波、微波、激光和電流等。不同加熱方式，產(chǎn)生熱量形式不同。對(duì)于電流激勵(lì)的加熱方式，其加熱范圍廣，熱量可達(dá)被測(cè)件內(nèi)部，而且加熱效率高。在加熱過程中，電流的流向會(huì)受到被測(cè)件內(nèi)部缺陷的影響發(fā)生改變，使得缺陷處的加熱效果與其周圍區(qū)域不同，最終導(dǎo)致缺陷處的溫度分布與其他區(qū)域不同，從而通過溫度的差異判定缺陷。電流激勵(lì)方式可分為兩種：接觸式和非接觸式。接觸式對(duì)應(yīng)的是電磁傳導(dǎo)熱成像，非接觸式對(duì)應(yīng)的是渦流熱成像。渦流熱成像即非接觸式激勵(lì)，其應(yīng)用范圍更廣，相關(guān)研究也相對(duì)較多，所以這種檢測(cè)方法是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ臒o損檢測(cè)技術(shù)。

脈沖渦流熱成像檢測(cè)過程可以劃分為感應(yīng)加熱階段和冷卻階段。在感應(yīng)加熱階段電磁感應(yīng)與熱傳導(dǎo)兩種物理過程并存，被測(cè)件通過高頻交流電激勵(lì)進(jìn)行加熱，渦流分布被缺陷影響發(fā)生改變，在被測(cè)件表面產(chǎn)生不同的渦流密度區(qū)域，由焦耳熱定律可知，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的熱量不同，從而使試件表面產(chǎn)生高低溫的差異；在冷卻階段，被測(cè)件中只有熱傳導(dǎo)一種物理過程起作用，高溫區(qū)的熱量向低溫區(qū)傳遞，直至熱量平衡。被測(cè)件中的缺陷同樣會(huì)改變熱傳導(dǎo)的速度，形成溫差。通過紅外熱像儀采集整個(gè)過程的溫度變化情況，并對(duì)熱圖像序列進(jìn)行處理分析來檢測(cè)評(píng)估缺陷。

作為新興的無損檢測(cè)技術(shù)，脈沖渦流熱成像檢測(cè)受到了廣泛關(guān)注，目前國(guó)內(nèi)外一些機(jī)構(gòu)也對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了研究分析。部分機(jī)構(gòu)對(duì)該技術(shù)從檢測(cè)機(jī)理方面進(jìn)行了仿真分析。國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究了脈沖渦流熱成像技術(shù)的檢測(cè)機(jī)理，并利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)與碳纖維復(fù)合試件缺陷的檢測(cè)評(píng)估。軍械工程學(xué)院對(duì)脈沖渦流熱成像圖像去噪方法進(jìn)行了研究，對(duì)該技術(shù)的檢測(cè)缺陷的機(jī)理進(jìn)行了仿真，討論了裂紋方向?qū)γ}沖渦流激勵(lì)的影響，并通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼板表面裂紋及腐蝕的定量檢測(cè)。部分機(jī)構(gòu)通過對(duì)該技術(shù)檢測(cè)原理的研究，搭建了自己的試驗(yàn)平臺(tái)。巴斯大學(xué)、英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)等機(jī)構(gòu)在英國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)的資助下，對(duì)脈沖渦流熱成像技術(shù)的檢測(cè)原理進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了自己的檢測(cè)系統(tǒng)。這些機(jī)構(gòu)也對(duì)采集的熱圖像數(shù)據(jù)處理和缺陷特征提取相關(guān)算法進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了金屬、復(fù)合材料中缺陷以及RCF產(chǎn)生的疲勞多裂紋的檢測(cè)。還有一些機(jī)構(gòu)學(xué)者應(yīng)用該技術(shù)對(duì)不同材料缺陷檢測(cè)進(jìn)行了研究。Vrana等人于2009年在《AIP Conference》“Induction and conductionthermography:optimizing the electromagnetic excitation towards application”一文中說明利用脈沖渦流熱成像技術(shù)檢測(cè)細(xì)小裂紋，其能檢測(cè)到的深度可以小到100μm。澳大利亞萊奧本大學(xué)通過該技術(shù)檢測(cè)了不同材料的試件不同尺寸的缺陷，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析研究。除此之外，Bai、Tian等人于2012年-2013年期間在“Physical interpretation andseparation of eddy current pulsed thermography”等文章中對(duì)該技術(shù)中涉及到的焦耳加熱、熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)等物理過程進(jìn)行了深入的研究分析，并將其與熱圖像特征提取相結(jié)合，從物理層面分析了缺陷特性，并在缺陷自動(dòng)識(shí)別、應(yīng)力檢測(cè)等方面進(jìn)行了應(yīng)用。

隨著脈沖渦流熱成像技術(shù)的發(fā)展，與其相關(guān)的熱圖像處理方法也受到了廣泛關(guān)注。該技術(shù)采集的熱視頻流，通過合適處理方法可以提取大量的材料特性、缺陷特征等信息，因此很多學(xué)者對(duì)熱圖像處理方法進(jìn)行了研究。