[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于熱圖像時(shí)間序列特征的紅外圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911036996.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111028196B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白利兵;王曉杰;程玉華;田露露;林科培;胡自翔;張杰;周權(quán);紹晉梁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于熱圖像時(shí)間序列特征的紅外圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、獲取紅外熱圖像序列

(1.1)、利用脈沖渦流熱成像無(wú)損檢測(cè)平臺(tái)對(duì)常溫狀態(tài)下存在已知缺陷的試件進(jìn)行加熱，并采集加熱階段的紅外熱圖像視頻流；

(1.2)、按照采集順序，抽取出紅外熱圖像視頻流中所有加熱階段的P幀紅外熱圖像，組成紅外熱圖像時(shí)間序列，其中，每幀紅外熱圖像的大小為M×N，M、N分別為紅外熱圖像長(zhǎng)、寬；

(2)、溫度信號(hào)重構(gòu)

(2.1)、在第1～P幀紅外熱圖像中，將位于同一坐標(biāo)(x,y)處像素點(diǎn)的溫度值提取出來(lái)，再將P個(gè)溫度值按照順序存儲(chǔ)在數(shù)組X中，其中，x≤M,y≤N；

(2.2)、利用polyfit函數(shù)對(duì)數(shù)組X中的溫度值進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到平滑的溫度-時(shí)間曲線(xiàn)T(t)；

T(t)＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴ (1)

其中，a₀～a₄為擬合后的常系數(shù)，t表示時(shí)間；

(3)計(jì)算渦流密度

(3.1)、計(jì)算紅外熱圖像中點(diǎn)(x,y)處的渦流密度

其中，σ為電導(dǎo)率，ρ為密度，C_P為比熱容；

(3.2)、構(gòu)建渦流密度矩陣I；

重復(fù)步驟(2.1)～(3.1)，計(jì)算出紅外熱圖像中所有像素點(diǎn)的渦流密度，然后將所有像素點(diǎn)的渦流密度按照對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的位置構(gòu)成渦流密度矩陣I；

(4)、統(tǒng)計(jì)渦流密度矩陣的水平分量和豎直分量

(4.1)、初始化水平分量矩陣HD和豎直分量矩陣VD；

設(shè)水平向右為水平方向的正方向，豎直向上為豎直方向的正方向；構(gòu)建水平分量矩陣HD和構(gòu)建豎直分量矩陣VD，HD與VD滿(mǎn)足以下約束條件：

VD(x,y)²+HD(x,y)²＝I(x,y)² (3)

初始情況下，令HD的所有元素值為0，VD所有點(diǎn)的元素大小為I中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的大小，且方向?yàn)樨Q直向上；

(4.2)、計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)的初始偏差值；

以目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)為中心，1＜x＜M，1＜y＜N，選取目標(biāo)點(diǎn)及其周?chē)?鄰域的點(diǎn)，并按照從左至右、從上至下的方式對(duì)這9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，記為：a、b、c、d、e、f、g、h、i，那么，目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)的初始偏差可表示為：

其中，a1、a2分別為a的水平分量和豎直分量，b1、b2分別為b的水平分量和豎直分量，c1、c2分別為c的水平分量和豎直分量，d1、d1分別為d的水平分量和豎直分量，e1、e2分別為e的水平分量，f1、f2分別為f的水平分量和豎直分量，g1、g2分別為g的水平分量和豎直分量，h1、h2分別為h的水平分量和豎直分量，i1、i2分別為i的水平分量和豎直分量；

將目標(biāo)點(diǎn)的水平分量HD(x,y)與豎直分量VD(x,y)替換公式(4)中的e1、e2，由此計(jì)算出初始偏差值∑sum0；

(4.3)、設(shè)置循環(huán)迭代次數(shù)k，初始化k＝1；

(4.4)、修正HD(x,y)與VD(x,y)；

(4.4.1)、設(shè)置修改計(jì)數(shù)值λ，初始化λ＝0；按照從左至右、從上至下的順序遍歷渦流密度矩陣中的所有目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)，1＜x＜M，1＜y＜N；

(4.4.2)、在遍歷目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)時(shí)，將目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)的豎直分量增加Δ后，根據(jù)公式(3)，其新的豎直分量VD1(x,y)及其對(duì)應(yīng)的水平分量HD1(x,y)、HD2(x,y)分別為：

將VD1(x,y)和HD1(x,y)替換公式(4)中的e1、e2，由此計(jì)算出偏差值∑sum1，然后將VD1(x,y)和HD2(x,y)替換公式(4)中的e1、e2，由此計(jì)算出偏差值Σsum2；

將目標(biāo)點(diǎn)I(x,y)的豎直分量減小Δ后，根據(jù)公式(3)，其新的豎直分量VD2(x,y)及其對(duì)應(yīng)的水平分量HD3(x,y)、HD4(x,y)分別為：

同理，能夠計(jì)算出偏差值Σsum3和∑sum4；

(4.4.3)、比較∑sum0～∑sum4這5個(gè)偏差值，若∑sum0最小，則不對(duì)HD(x,y)與VD(x,y)進(jìn)行修改，否則，選取5個(gè)偏差值中最小的偏差值對(duì)應(yīng)的水平分量和豎直分量替換HD(x,y)與VD(x,y)，同時(shí)將修改計(jì)數(shù)值λ自加1；

(4.4.4)、判斷本輪迭代中，所有目標(biāo)點(diǎn)是否全部遍歷完成，如果所有目標(biāo)點(diǎn)遍歷完成，則讀取修改計(jì)數(shù)值λ，如果λ＝0，則迭代停止，并記錄下此時(shí)的水平分量矩陣HD和豎直分量矩陣VD；否則，將循環(huán)迭代次數(shù)k自加1，再按照步驟(4.4.1)～(4.4.3)所述方法，繼續(xù)修正HD(x,y)與VD(x,y)，直到讀取的修改計(jì)數(shù)值λ＝0時(shí)，則迭代停止，并記錄下此時(shí)的水平分量矩陣HD和豎直分量矩陣VD；

(5)、利用MATLAB工具將步驟(4)中記錄的水平分量矩陣HD和豎直分量矩陣VD繪制成矢量場(chǎng)圖，得到渦流的流向圖，從而實(shí)現(xiàn)了紅外圖像增強(qiáng)處理。