[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于自?xún)?yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)圖像拼接的航天器缺陷檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010461356.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111627007B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷春;張闊;程玉華;楊曉;黃雪剛;陳凱;石安華
• 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;G06N3/04;G06N3/06;G06N3/08;G06T3/40;G06T7/33
• 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

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于自?xún)?yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)圖像拼接的航天器缺陷檢測(cè)方法，首先基于溫度變化特征分離出突顯缺陷特征的溫度變化特征重構(gòu)圖像，然后采用FAST算法進(jìn)行特征點(diǎn)檢測(cè)，利用SURF算法進(jìn)行檢測(cè)到的特征點(diǎn)進(jìn)行描述，克服傳統(tǒng)的SURF檢測(cè)法提取特征點(diǎn)少，計(jì)算量大的問(wèn)題，同時(shí)保證了匹配過(guò)程的抗噪能力和對(duì)仿射變換、溫差的魯棒性；通過(guò)雙向的暴力匹配進(jìn)行特征點(diǎn)對(duì)(匹配點(diǎn)對(duì))粗匹配、通過(guò)構(gòu)建偏差向量和自?xún)?yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)剔除誤匹配，保證匹配結(jié)果的速度和精度，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性和魯棒性更強(qiáng)的優(yōu)化匹配結(jié)果。同時(shí)進(jìn)一步提純匹配點(diǎn)對(duì)對(duì)并計(jì)算出幾何變換矩陣，使各檢測(cè)區(qū)域的溫度變化特征重構(gòu)圖像有效融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器表面大范圍的快速檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于缺陷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于自?xún)?yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)圖像拼接的航天器缺陷檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，流星體和軌道碎片可能引起的超高速撞擊已成為航天器空間活動(dòng)的主要威脅之一，并將對(duì)航天器產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響，如表面的彈坑和嵌入雜質(zhì)造成的內(nèi)部缺陷。考慮到超高速撞擊事件的隨機(jī)性，撞擊的影響程度是不確定的，會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜多變的缺陷損傷，因此，對(duì)于潛在的航天器缺陷的檢測(cè)是一個(gè)重要的研究方向。

為了獲得有效的航天器缺陷檢測(cè)和評(píng)估結(jié)果，需要對(duì)航天器整體或大范圍局部區(qū)域進(jìn)行原位無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)方法主要包括超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)等。利用上述方法進(jìn)行檢測(cè)，雖然具有檢出率高、靈敏度高、缺陷顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢修周期長(zhǎng)、效率低、成本高、環(huán)保性和安全性差等問(wèn)題，相當(dāng)程度制約了檢測(cè)工作的開(kāi)展和效率。

近年來(lái)，光脈沖熱圖像缺陷檢測(cè)作為一種無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)得到飛速發(fā)展，因其快速高效、低損耗、高安全性等特性，有效解決上述傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)、效率低、安全性差等問(wèn)題，同時(shí)針對(duì)大體積的航天器作為檢測(cè)對(duì)象，可實(shí)現(xiàn)大面積快速檢測(cè)，節(jié)省人力物力。

在光脈沖熱圖像缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中，利用脈沖激勵(lì)控制光源對(duì)航天器大范圍區(qū)域進(jìn)行熱輻射并用紅外熱像儀記錄相應(yīng)區(qū)域的溫度場(chǎng)分布。對(duì)熱輻射引起的表面溫度場(chǎng)變化，缺陷區(qū)域與正常表面區(qū)域會(huì)產(chǎn)生差異性，可通過(guò)對(duì)紅外熱圖像序列的溫度變化特征進(jìn)行分析處理來(lái)重構(gòu)出突顯缺陷區(qū)域的圖像結(jié)果即溫度變化特征重構(gòu)圖像。溫度變化特征重構(gòu)圖像不僅直觀地呈現(xiàn)出檢測(cè)區(qū)域的缺陷分布，同時(shí)能反映出無(wú)法直接觀測(cè)的近表面缺陷以及流星體和軌道碎片撞擊造成的內(nèi)部缺陷。

航天器體積龐大，表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在進(jìn)行缺陷檢測(cè)時(shí)，單次檢測(cè)范圍有限，可能無(wú)法反映缺陷的分布情況和檢測(cè)區(qū)域內(nèi)某些缺陷的完整性狀。針對(duì)損傷缺陷的定性和定量研究十分重要，但是初步地掌握檢測(cè)區(qū)域內(nèi)缺陷分布情況和基本損傷程度也非常重要?；趫D像拼接的思想，將檢測(cè)各個(gè)區(qū)域內(nèi)由紅外檢測(cè)得到的溫度變化特征重構(gòu)圖像進(jìn)行拼接融合，根據(jù)大尺度全景拼接結(jié)果圖像可實(shí)現(xiàn)對(duì)試件損傷程度的初步判斷。

航天器在宇宙執(zhí)行飛行任務(wù)的過(guò)程中可能受到來(lái)自空間碎片或微流星體的超高速撞擊，造成在航天器的表面及亞表面產(chǎn)生多種多樣的缺陷模式，如表皮脫落，環(huán)形撞擊坑，表面裂紋，內(nèi)部凹陷，穿孔等。對(duì)于一些應(yīng)用場(chǎng)景環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的器件或者容器的缺陷檢測(cè)中，如發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓容器的缺陷檢測(cè)，其產(chǎn)生的缺陷模式相對(duì)單一，分布相對(duì)單調(diào)。由于超高速撞擊造成的損傷具有隨機(jī)性和多變性，產(chǎn)生的缺陷模式分布復(fù)雜，且可能在同一損傷處同時(shí)存在多種缺陷模式，甚至可能產(chǎn)生未知的缺陷模式，令相關(guān)研究人員無(wú)法人為地準(zhǔn)確標(biāo)定和評(píng)估。

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，提供一種基于自?xún)?yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)圖像拼接的航天器缺陷檢測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性和魯棒性更強(qiáng)的優(yōu)化匹配結(jié)果，對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定和評(píng)估。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于自?xún)?yōu)化匹配網(wǎng)絡(luò)圖像拼接的航天器缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、獲取子區(qū)域重構(gòu)圖像

對(duì)航天器的一個(gè)大范圍檢測(cè)區(qū)域，由紅外熱像儀拍攝多個(gè)含重疊區(qū)域的紅外視頻流；