[发明专利]一种基于相位特征自适应提取红外热图像缺陷的方法

说明书

本发明公开了一种基于相位特征自适应提取红外热图像缺陷的方法，首先实时在线采集加热阶段的红外热图像序列，然后对红外热图像序列进行预处理，再选取合适的帧数的红外热图像进行空域高通滤波，对滤波后的图像序列进行特定相位信息提取，得到特定频率下的相位图，最后将相位图转化为灰度图像并进行中值滤波，在滤波之后的图像便清晰的反映了缺陷的大小与位置。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于相位特征自适应提取红外热图像缺陷的方法。

背景技术

目前，红外热成像无损检测技术已成为无损检测技术的一个重要分支。在红外热成像无损检测技术中，缺陷提取、图像增强方面的研究已经获得了许多的成果。红外热成像检测技术可以有很多检测方式。脉冲热成像无损检测其激励源为主动式，常用的激励源有热水、热气流、闪光灯、超声波、微波、激光和电流等。不同加热方式，产生热量形式不同。对于电流激励的加热方式，其加热范围广，热量可达被测件内部，而且加热效率高。在加热过程中，电流的流向会受到被测件内部缺陷的影响发生改变，使得缺陷处的加热效果与其周围区域不同，最终导致缺陷处的温度分布与其他区域不同，从而通过温度的差异判定缺陷。电流激励方式可分为两种：接触式和非接触式。接触式对应的是电磁传导热成像，非接触式对应的是涡流热成像。涡流热成像即非接触式激励，其应用范围更广，相关研究也相对较多，所以这种检测方法是一种极具发展潜力的无损检测技术。

脉冲涡流热成像检测过程可以划分为感应加热阶段和冷却阶段。在感应加热阶段电磁感应与热传导两种物理过程并存，被测件通过高频交流电激励进行加热，涡流分布被缺陷影响发生改变，在被测件表面产生不同的涡流密度区域，由焦耳热定律可知，这会导致产生的热量不同，从而使试件表面产生高低温的差异；在冷却阶段，被测件中只有热传导一种物理过程起作用，高温区的热量向低温区传递，直至热量平衡。被测件中的缺陷同样会改变热传导的速度，形成温差。通过红外热像仪采集整个过程的温度变化情况，并对热图像序列进行处理分析来检测评估缺陷。

《中国电机工程学报》2019年第39卷第8期“基于频域热特征成像的复合绝缘子缺陷检测方法”一文公开了被检测绝缘子施加脉冲热激励，并采集其表面动态变化温度分布，利用离散傅里叶变换分析其表面温度变化信息的频域特征，通过识别幅值图和相位图序列中的异常区域以检测内部缺陷。该检测系统存在以下缺陷：1、需要对检测部位热图内每个像素点的温度序列都进行FFT，再选择出效果较好的几个频率的幅值相位图，处理过程运算量很大，耗时久；2、由于各种检测对象的厚度和缺陷深度不同，需要处理的温度序列长度也各不相同，导致检测过程中存在较大的主观性和参数设置的随机性问题，严重影响检测效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于相位特征自适应提取红外热图像缺陷的方法，通过提取特定频率的相位热图像来提高缺陷检测效率，实现缺陷的检测与定位。

为实现上述发明目的，本发明一种基于相位特征自适应提取红外热图像缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、图像采集及预处理；

(1.1)、对被测试件进行加热并实时在线采集加热阶段的热图像序列TData，共计P帧，每帧的大小为M*N，M、N为每帧图像的长和宽；

(1.2)、去掉开始加热阶段的热图像并进行灰度处理，剩余P₀帧热图像序列，记为Cut_Data；

(2)、对热图像序列进行空域高通滤波；

(2.1)、记热图像序列Cut_Data中每一个像素点(i,j)对应温度序列为l＝1,2,…,P₀；

(2.2)、对于热图像序列Cut_Data中的每一帧热图像，从第2行第2列的像素点开始遍历，到第M-1行第N-1列像素点结束，共计(M-2)*(N-2)个像素点，并对每一个像素点按照如下公式计算梯度长度；