[發明專利]一種基于區域分割和圖像融合的紅外熱圖像處理方法

有效

• 申請號: 201810064381.8
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108198181B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 于海超;田露露;程玉華;陳雪;白呼和;甘文東;白利兵
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T3/40;G06T5/50;G01N25/72
• 代理公司: 51220 成都行之專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種基于區域分割和圖像融合的紅外熱圖像處理方法，首先實時在線采集加熱階段的視頻流數據，然后對圖像進行預處理后提取邊緣信息，接著對熱圖像序列進行等區域分割，對每個子區域分析其空間相關性，即按照時間順序，計算各子區域相鄰幀之間的相關性系數，再通過對相關性系數與閾值比較，返回不滿足閾值條件的子區域的左上角坐標值及對應的幀數，最后利用這些子區域的左上角坐標值及對應的幀數融合成一幀圖像，從而實現缺陷信息的增強并快速識別缺陷，完成缺陷定量檢測。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更為具體地講，涉及一種基于區域分割和圖像融合的紅外熱圖像處理方法。

背景技術

目前，紅外熱成像無損檢測技術已成為無損檢測技術的一個重要分支。在紅外熱成像無損檢測技術中，缺陷提取、圖像增強方面的研究已經獲得了許多的成果。紅外熱成像檢測技術可以有很多檢測方式。脈沖熱成像無損檢測其激勵源為主動式，常用的激勵源有熱水、熱氣流、閃光燈、超聲波、微波、激光和電流等。不同加熱方式，產生熱量形式不同。對于電流激勵的加熱方式，其加熱范圍廣，熱量可達被測件內部，而且加熱效率高。在加熱過程中，電流的流向會受到被測件內部缺陷的影響發生改變，使得缺陷處的加熱效果與其周圍區域不同，最終導致缺陷處的溫度分布與其他區域不同，從而通過溫度的差異判定缺陷。電流激勵方式可分為兩種：接觸式和非接觸式。接觸式對應的是電磁傳導熱成像，非接觸式對應的是渦流熱成像。渦流熱成像即非接觸式激勵，其應用范圍更廣，相關研究也相對較多，所以這種檢測方法是一種極具發展潛力的無損檢測技術。

脈沖渦流熱成像檢測過程可以劃分為感應加熱階段和冷卻階段。在感應加熱階段電磁感應與熱傳導兩種物理過程并存，被測件通過高頻交流電激勵進行加熱，渦流分布被缺陷影響發生改變，在被測件表面產生不同的渦流密度區域，由焦耳熱定律可知，這會導致產生的熱量不同，從而使試件表面產生高低溫的差異；在冷卻階段，被測件中只有熱傳導一種物理過程起作用，高溫區的熱量向低溫區傳遞，直至熱量平衡。被測件中的缺陷同樣會改變熱傳導的速度，形成溫差。通過紅外熱像儀采集整個過程的溫度變化情況，并對熱圖像序列進行處理分析來檢測評估缺陷。

作為新興的無損檢測技術，脈沖渦流熱成像檢測受到了廣泛關注，目前國內外一些機構也對該技術進行了研究分析。部分機構對該技術從檢測機理方面進行了仿真分析。國防科學技術大學研究了脈沖渦流熱成像技術的檢測機理，并利用該技術實現了鋼結構與碳纖維復合試件缺陷的檢測評估。軍械工程學院對脈沖渦流熱成像圖像去噪方法進行了研究，對該技術的檢測缺陷的機理進行了仿真，討論了裂紋方向對脈沖渦流激勵的影響，并通過該技術實現了鋼板表面裂紋及腐蝕的定量檢測。部分機構通過對該技術檢測原理的研究，搭建了自己的試驗平臺。巴斯大學、英國紐卡斯爾大學等機構在英國相關機構的資助下，對脈沖渦流熱成像技術的檢測原理進行了研究，設計了自己的檢測系統。這些機構也對采集的熱圖像數據處理和缺陷特征提取相關算法進行了研究，實現了金屬、復合材料中缺陷以及RCF產生的疲勞多裂紋的檢測。還有一些機構學者應用該技術對不同材料缺陷檢測進行了研究。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檢測細小裂紋，其能檢測到的深度可以小到100μm。澳大利亞萊奧本大學通過該技術檢測了不同材料的試件不同尺寸的缺陷，并對結果進行了分析研究。除此之外，Bai、Tian等人于2012年-2013年期間在“Physical interpretation andseparation of eddy current pulsed thermography”等文章中對該技術中涉及到的焦耳加熱、熱對流、熱傳導等物理過程進行了深入的研究分析，并將其與熱圖像特征提取相結合，從物理層面分析了缺陷特性，并在缺陷自動識別、應力檢測等方面進行了應用。

隨著脈沖渦流熱成像技術的發展，與其相關的熱圖像處理方法也受到了廣泛關注。該技術采集的熱視頻流，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，因此很多學者對熱圖像處理方法進行了研究。