[发明专利]一种基于金属表面红外偏振热像特征的疲劳损伤评估方法

权利要求书

1.一种基于金属表面红外偏振热像特征的疲劳损伤评估方法，其特征在于，包括：

(1)通过红外偏振相机直接获取金属试件在疲劳过程中的原始红外偏振信息，其中所述原始红外偏振信息包括在不同偏振方位角进行检偏而获得不同方位角的红外偏振信息图像；

(2)对步骤(1)获取的不同方位角的红外偏振信息图像进行偏振解析：

(2.1)采用Stokes矢量参数表征红外偏振信息图像；

(2.2)在此基础上进一步解析出偏振度、偏振角信息；

(3)分割出红外偏振信息图像的试件区域，以试件区域均值表征试件整体红外偏振特征量，同时以试件区域方差表征试件局部红外偏振特征与整体的差异，获取金属疲劳损伤过程中的红外偏振特征描述；

(4)对红外偏振特征量进行主成分分析，提取与试件疲劳损伤程度更为密切的特征；

(5)通过主成分分析选取主要特征后，以选取的特征作为输入搭建BP神经网络，进行疲劳损伤预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于金属表面红外偏振热像特征的疲劳损伤评估方法，其特征在于，步骤(1)中所述红外偏振相机选取PolarCamera-IR-640型红外偏振相机。

3.根据权利要求2所述的一种基于金属表面红外偏振热像特征的疲劳损伤评估方法，其特征在于，步骤(2.1)中所述采用Stokes矢量参数表征红外偏振信息图像，具体包括：

Stokes矢量S＝[S₀，S₁，S₂，S₃]^T，S₀反映光波总光强，S₁和S₂分别表示不同参考方向上的光强差，S₃表征圆偏振成分，假定S₃＝0。

4.根据权利要求3所述的一种基于金属表面红外偏振热像特征的疲劳损伤评估方法，其特征在于，步骤(2.2)中所述解析出偏振度、偏振角信息，具体包括：

偏振方位角为θ的红外光强成像结果I(θ)用Stokes参量表示为：

由上式可知，要完全确定一束光线的偏振状态，至少需要三个不同方位角的偏振分量解得Stokes参量；PolarCamera-IR-640型红外偏振相机以0°、60°、120°方位角获取偏振方位角图像I(0°)、I(60°)、I(120°)，解析出Stokes参量为：

由Stokes参数定义的偏振度为：

偏振角为：

采用PolarCamera-IR-640型红外偏振相机采集的原始红外偏振信息为0°、60°、120°偏振方位角红外光强图像I(0°)、I(60°)、I(120°)，进而以式(2)解析出S₀、S₁、S₂图像以及偏振度图像和偏振角图像。

5.根据权利要求4所述的一种基于金属表面红外偏振热像特征的疲劳损伤评估方法，其特征在于，步骤(3)中所述金属疲劳损伤过程中的红外偏振特征描述包括：

均伯以及方差I²(0°)、I²(60°)、I²(120°)、P²、θ²。