[发明专利]基于动态子窗口技术的激光扫描热波成像方法及装置

权利要求书

1.一种激光扫描热波成像系统，包括：

激光器（21），所述激光器（21）用于在被测物体（28）表面激励热波；

光束整形装置（26），所述光束整形装置（26）用于调整激光束（27）在被测物体（28）表面形成所需激光焦斑（30）的形状；

光束偏转装置（25），所述光束偏转装置（25）用于偏转激光焦斑（30）对被测物体（28）表面进行扫描；

扫描控制单元（24），所述扫描控制单元（24）用于控制所述光束偏转装置（25）；

数据处理单元（20），所述数据处理单元（20）用于对系统进行控制和对采集的热波图像进行分析处理；

热像仪（22），用于采集所述被测物体（28）的热波图像，其特征为，所述热像仪（22）的采集子窗口（41）的大小和位置根据红外阵列探测器（40）上激光焦斑影像（42）的位置和移动速度动态地跟踪与调整。

2.根据权利要求1所述的激光扫描热波成像系统，其特征为，所述光束整形装置（26）使激光束（27）在被测物体（28）表面形成与激光扫描区（29）基本等宽的线形激光焦斑（30），所述光束偏转装置（25）实行一维扫描。

3.根据权利要求1所述的激光扫描热波成像系统，其特征为，所述光束整形装置（26）使激光束（27）在被测物体（28）表面形成线度小于激光扫描区域（29）的激光焦斑（30），所述光束偏转装置（25）实行二维扫描。

4.根据权利要求1所述的激光扫描热波成像系统，其特征为，进一步包括对激光器（21）输出波长敏感的摄像机（52）。

5.一种激光扫描热波成像无损检测方法，包括以下步骤：

采用激光焦斑（30）对所述被测物体（28）进行热激励扫描；

根据所述激光焦斑（30）的扫描速度及所述被测物体的热学特性，设置所述热像仪（22）采集子窗口（41）的大小；

在所述激光束（27）扫描过程中，动态地设置所述采集子窗口（41）的位置，使其跟随所述红外阵列探测器（40）上的激光焦斑影像（42）的位置；

采集一组热波图像，根据所述激光焦斑（30）在所述热波图像中的位置及扫描速度计算出所述热波图像上每个像素的热波信号与热激励之间的延迟量；

对所述热波图像进行延迟时间的修正；

对所述延迟时间修正后的图像进行热波分析。

6.根据权利要求5所述的激光扫描热波成像方法，所述激光焦斑（30）在所述热波图像的位置由所述光束偏转装置（25）的偏转角度与到所述被测物体（28）的距离来确定；所述激光焦斑（30）的扫描速度由所述光束偏转装置（25）的偏转角速度与到所述被测物体（28）的距离来确定。

7.根据权利要求5所述的激光扫描热波成像方法，所述激光焦斑（30）在所述热波图像的位置由所述热波图像中的热波信号极大值（50）位置来确定。

8.根据权利要求5所述的激光扫描热波成像方法，所述激光焦斑（30）的扫描速度的计算方法包括以下步骤：

选取两帧已知时间间隔的图像；

根据热波信号极大值（50）在所述两帧图像中所处的像素位置，得到激光焦斑（30）在所述两帧图像之间所移动的像素值之差；

用所述像素差值除以所述两帧图像的时间间隔，得到所述激光焦斑（30）的扫描速度。

9.根据权利要求5所述的激光扫描热波成像方法，所述激光焦斑（30）的位置和扫描速度通过对所述摄像机（52）与所述热像仪（22）同步采集的图像进行分析来确定。

10.根据权利要求5所述的激光扫描热波成像方法，所述热波分析包括以下步骤：

采集一组热波图像；

计算每个像素的热波信号相对于热激励的时间延迟；

采用插值法，计算出新的一组图像，每帧图像中所有像素的热波信号相对于热激励具有相同的时间延迟。