[發明專利]一種基于紅外圖像拼接融合算法的高壓容器檢測方法

有效

• 申請號: 201910971151.4
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110706191B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 黃雪剛;石安華;李毅;王馬法;蘭勝威;陳曉輝;鞏德興;柳森
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06V10/762;G06V10/75;G06V10/46
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 張忠慶

本發明公開了一種基于紅外圖像拼接融合算法的高壓容器檢測方法，包括以下步驟：對高壓容器表面進行數據采集；對所有列向量進行K?means結合GMM算法處理，對視頻流信號處理獲得缺陷重構圖像；對兩兩包括重疊區域的重構缺陷信息圖像，采用FAST?SURF算法進行特征提取并用雙向FLANN算法進行粗匹配，采用MSAC算法對匹配點對提純并估計幾何變換模型實現圖像配準過程；針對拼接結果產生的縫隙以及亮度和色彩差異，采用基于亮度調整和距離加權的融合方法對拼接結果進行處理；得到對高壓容器紅外檢測的全景拼接圖像；本發明針對高壓容器體積龐大以及原位檢測的需求，提供一種基于紅外圖像拼接融合算法的高壓容器檢測方法，綜合考慮了圖像拼接的速度和精度。

技術領域

本發明屬于紅外無損檢測技術領域，更具體地說，本發明涉及一種基于紅外圖像拼接融合算法的高壓容器檢測方法。

背景技術

高壓容器廣泛應用于航天航空工業中，例如運載火箭、空間站、風洞等設備的構造都離不開高壓容器的使用。但由于設備建造時缺乏監督，質量存在隱憂，設備運行一段時間后，會出現不斷發現裂紋、腐蝕泄漏的報告，隨著時間的推移，這些高壓容器運行出現安全問題的幾率將不斷增加，一旦任務期間出現安全問題，會造成災難性后果，而各衛星發射基地和高密度試驗任務又不能達到國際、國內工業企業那種基本的檢驗檢測條件，國內外的所有先進的研究成果均難以直接運用于這些設備，因此，需要盡快開展這些設備檢驗檢測專項試驗研究，以解決在役定期檢驗檢所面臨的技術難題，確保檢驗檢測的針對性和檢驗結果的可靠性，保障其安全運行。

基于無損檢測(NDTE)的紅外熱成像技術因其高效性，損耗低，安全性高等優勢而應用廣泛。紅外熱像儀檢測試件拍攝的視頻流信息無法很好提取，從而無法很好進行缺陷分類研究以及針對大視野試件全景圖像拼接的研究，對視頻流信息進行降維重構得到缺陷重構圖像非常有實際應用價值。對紅外熱像儀拍攝到的多個視頻流進行多幀采樣處理，對每幀圖像進行向量化重構出溫度矩陣，矩陣的每一列向量即為原視頻流對應的一像素點溫度變化特征向量，采用聚類方法對所有列向量進行聚類，得到突出缺陷的幾類溫度變化特征向量。由于各類缺陷的溫度變化差異可能不明顯，以及一些缺陷邊緣點可能會出現51％歸屬為缺陷類，49％歸屬為試件表面的情況，這樣只采用傳統聚類方法硬分類直接得到單純的分類結果顯然不夠謹慎，風險過大。由于缺陷的性狀復雜性，分布隨機性等問題，很難得到大量的樣本數據會分類器進行訓練，同時缺乏足夠的先驗知識，因此難以人工標注類別，所以易采用無監督學習方式，先將所有樣本自動分為不同的類別，再由測試人員對這些類別進行下一步標注。

同時，由于高壓容器體積龐大、形狀各異，單幅圖像往往無法完全展示檢測所需的全部信息，這時就需要應用到圖像拼接技術，來得到全面直觀的高壓容器檢測全景圖?；诰植坎蛔兲卣鞯钠ヅ渌惴ㄒ蚱渚哂杏嬎懔啃?、魯棒性強，對圖像偏移、旋轉、灰度亮度變化等都有較好的適應力的特點，成為了圖像匹配算法研究的主流方向。高壓容器表面分布的特征點比較難提取，傳統基于特征點的特征檢測法如SIFT,SURF計算復雜同時檢測的特征點數量不夠理想。同時該類算法提取到的特征具有尺度不變、旋轉不變的特性，但對光照變化和仿射、透視變換具有部分不變性。所以單純的采用上述匹配算法得到的圖像拼接結果會受到拍攝角度和環境溫度等因素的影響，產生明顯的亮度差異和拼接縫隙。因此需要對拼接結果進行加權融合處理，得到有實際研究價值的融合結果圖像。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種基于紅外圖像拼接融合算法的高壓容器檢測方法，包括：

步驟S1、對高壓容器表面進行數據采集，獲得視頻流信號；

步驟S2、對所有列向量進行K-means結合GMM算法處理，對視頻流信號處理獲得缺陷重構圖像；