[发明专利]一种主动式红外热成像热像图序列处理方法

权利要求书

1.一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：

步骤1：获取原始热成像时空数列其中，m∈[1，M]，n∈[1，N]，k∈[1，K]，M、N、K分别表示热成像在x方向、y方向在时间轴上的采样数目，以及被测物体的热扩散率α的估测值作为输入；原始热成像时空数列直接在红外热成像测试工程中通过红外相机采集提供，数据类型根据所使用的红外热成像仪的种类决定，最终都会以表面温度值在时间和空间矩阵T(x_n,y_m,t_k)表示；

步骤2：设置一个滤波器f₁对温度时空矩阵T(x_n,y_m,t_k)进行降噪滤波处理得到滤波温度时空矩阵该滤波器f₁的核心是一个高斯低通降噪滤波器，高斯函数的宽度根据检测过程中关心的最小缺陷的尺寸决定；

步骤3：对进行边界填充得到填充数组；填充方法为三个维度统一对称填零，x，y，t填充后的大小分别为M₁,其具体取值的条件为直到没有明显混叠现象为止；

步骤4：对填充数组进行时间维度的傅立叶变换得到时间数组θ(x_n,y_m,ω)，(m∈[1,M₁],n∈[1,N₁],k∈[1,K₁])，时间方向变换频率为ω；

步骤5：对时间数组进行平面维度的贝塞尔变换得到原始图像对应填充数组在傅立叶-贝塞尔变换域当中的对应矩阵对应变换频率为ξ；

步骤6：把步骤1中的热扩散率估测值进行带入一阶伪贝塞尔小波基中计算，计算结果便是傅里叶-贝塞尔频域中的解卷积核；

步骤7：将步骤6中的得到的解卷积核直接与步骤五中得到的三维数组相点成乘，得到的点积中的高频部分为检测缺陷和噪声在给定激励下的响应，低频部分为给定激励热源的平面分布近似值；

步骤8：对步骤7中得到的点积直接进行傅里叶-贝塞尔逆变换得到还原伪热流图，从步骤8得到还原伪热流图，这个图像序列中的每一张图近似等效于热流分布图与缺陷的几何分布图的卷积，通过触发解调的方法，在知道热流分布图的条件下解调出被测物体内部缺陷的几何分布图。

2.根据权利要求1所述的一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，其特征在于，所述步骤1中被测物体的热扩散率估测值为被测物体的热扩散率，不是测量的真实值。

3.根据权利要求1所述的一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，其特征在于，所述步骤6中用以傅里叶变换频域ω和贝塞尔变换频域ξ相关的函数作为表面温度解卷积过程的解卷积核心。

4.根据权利要求1所述的一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，其特征在于，所述步骤1中热扩散率通过以下实验的方法获得：

在一个四周绝热的薄圆片试样的正面，辐照一束垂直于试样正面的均匀的激光脉冲，试样被单面加热，测出在一维热流条件下试样背面的温升曲线，计算求得热扩散率值，数据类型，α＝λ/ρc；

α称为热扩散率或热扩散系数(thermal diffusivity)，单位为m²/s；

式中：

λ：导热系数，单位W/(m·K)；

ρ：密度，单位Kg/m³；

c：比热容，单位J/(Kg·K)。

5.根据权利要求1所述的一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，其特征在于，所述步骤2中滤波器的核心是一个高斯低通降噪滤波器，高斯函数的宽度根据具体检测过程中关心的最小缺陷的尺寸决定；分析激励源发射前采集到的被动红外图像的频谱来滤除图像中存在的非热扩散特征，具体方法如下：

对κ张稳态检测图像分别做平面内的快速傅里叶变换，对频域幅值取对数，计算频域幅值对数的平均值和标准差，将频域幅值对数中在频域为[-π,-π/4]以及[-π/4,π]的范围内其值与平均值的差高于3倍标准差的点替换为零，得到平面掩膜M₁，并用M₁遮挡中的每张图片，得到