[發(fā)明專利]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)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T5/00
• 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(kāi)了一種基于熱圖像時(shí)間序列特征的紅外圖像增強(qiáng)方法，首先對(duì)采集到的熱圖像序列進(jìn)行處理，利用曲線擬合函數(shù)對(duì)每個(gè)點(diǎn)的溫度?時(shí)間響應(yīng)曲線進(jìn)行平滑處理并將求導(dǎo)得到第二幀時(shí)刻的導(dǎo)數(shù)值的算術(shù)平方根作為該點(diǎn)的渦流強(qiáng)度值；利用無(wú)源場(chǎng)的基爾霍夫電流定律和渦流場(chǎng)的物理性質(zhì)作為約束條件，利用迭代算法得到渦流的水平分量情況和豎直分量情況，最后再將水平分量和豎直分量繪制成矢量圖，得到渦流的流向圖，從而實(shí)現(xiàn)了紅外圖像增強(qiáng)處理。

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，涉及一種基于熱圖 像時(shí)間序列特征的紅外圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

近些年來(lái)，紅外熱成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要 分支并得到了廣泛關(guān)注。在紅外熱圖像的處理和增強(qiáng)方面也取得了一系列的進(jìn) 展。紅外熱成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。被動(dòng)式指的是不對(duì)試件 施加任何激勵(lì)，直接檢測(cè)試件表面的熱輻射強(qiáng)度；主動(dòng)式指的是對(duì)試件施加一 定的激勵(lì)，使試件內(nèi)部的能量發(fā)生流動(dòng)并記錄試件表面熱輻射的變化。主動(dòng)式 熱成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的激勵(lì)源有很多種，不同的激勵(lì)源產(chǎn)生熱激勵(lì)的方式也不 一樣。以渦流作為激勵(lì)源的脈沖渦流熱成像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以其加熱快、熱量分 布均勻、效率高等優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用。脈沖渦流熱成像技術(shù)的主要原理在 于：高頻的脈沖激勵(lì)源使試件表面和內(nèi)部感應(yīng)出高頻渦流，渦流在試件中的流 動(dòng)總是選擇阻抗最低的環(huán)路，當(dāng)試件內(nèi)部存在缺陷時(shí)，內(nèi)部孔洞或者裂縫的存 在使得缺陷處的阻抗變大，因此當(dāng)渦流遇到缺陷時(shí)，會(huì)繞過(guò)缺陷從缺陷的邊緣 處流過(guò)，使得缺陷邊緣處的渦流密度變大，由焦耳定律可知，導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱 量與電流的平方成正比，因此缺陷邊緣處的溫度要高于其他無(wú)缺陷區(qū)域，通過(guò) 觀察紅外熱圖像中的顏色差異即可判斷出缺陷的輪廓。

通過(guò)對(duì)采集到的紅外熱圖像或熱圖像序列進(jìn)行處理，可以得到關(guān)于試件表 面和亞表面部分的缺陷信息。因此很多學(xué)者們對(duì)熱圖像和熱圖像序列的處理進(jìn) 行了研究，目前對(duì)熱圖像的處理都只是將熱圖像看作一幅普通的可見(jiàn)光圖像， 許多學(xué)者通過(guò)在空間域或者頻率域?qū)釄D像中的各個(gè)像素進(jìn)行處理，消除噪聲， 提高圖像質(zhì)量從而達(dá)到使缺陷輪廓更加清晰，便于缺陷檢測(cè)的目的。但是，這 些空間域的處理方法在對(duì)熱圖像或熱圖像序列進(jìn)行處理時(shí)忽略了紅外熱圖像的 成像原理，對(duì)數(shù)據(jù)本身的物理信息的挖掘極其有限。而熱成像數(shù)據(jù)的物理含義 來(lái)源于電磁場(chǎng)，熱場(chǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換，缺陷之間的耦合作用通過(guò)熱場(chǎng)耦合的形 式表現(xiàn)出來(lái)，和缺陷的狀態(tài)有著密切的聯(lián)系，因此，開(kāi)展新的分析角度和方法 有很大的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于熱圖像時(shí)間序列特 征的紅外圖像增強(qiáng)方法，在充分考慮到熱圖像與可見(jiàn)光圖像的區(qū)別時(shí)，利用無(wú) 源場(chǎng)的基爾霍夫電流定律作為約束條件，迭代得到被測(cè)試件表面渦流的大小和 流向，提高脈沖渦流熱成像無(wú)損檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于熱圖像時(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T(t)；