[发明专利]一种主动式红外热成像热像图序列处理方法

说明书

本发明公开了一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，属于图像处理领域，获取原始热成像时空数列以及被测物体的热扩散率估测值作为输入；设计一个高斯低通滤波器f₁对原始热成像时空数列进行高斯降噪滤波处理得到滤波原始热成像时空数列；对滤波原始热成像时空数列进行边界扩充得到扩充数组；对扩充后的数组进行时间维度的傅立叶变换得到时间数组，变换频率为ω；对时间数组进行平面维度的贝塞尔变换，对应变换频率为ξ；把平面维度的贝塞尔变换的结果与步骤1中的热扩散率估测值进行计算傅立叶‑贝塞尔频域中的基于伪贝塞尔小波基的解逆卷积核；对结逆卷积核的结果进行解逆热扩散处理，把解逆热扩散的结果进行构造高通滤波器f₁在频域中的等效逆函数。

技术领域

本发明特别涉及图像处理领域，特别是涉及一种主动式红外热成像热像图序列处理方法。

背景技术

碳纤维复合材料由于其优异的屈服强度和柔韧性而成功应用于飞机和船舶制造业。然而，在制造过程中引起的分层和外来杂质会大大降低碳纤维复合材料的机械性能。因此，对碳纤维复合材料中的缺陷进行无损检测对保障其服役的可靠性尤为重要。

脉冲热成像已被公认为成熟的无损检测技术，用于检测碳纤维复合材料中的缺陷。然而，脉冲热成像面临两大挑战：一是测试表面受不可控非均匀热激励的影响，二是检测过程中热波的热扩散不可逆。在不均匀分布的热流下，由于埋藏缺陷或者不可控额外热量的存在，一个区域内的热响应可能与检测基线不同。同时，横向热扩散率不可逆地模糊缺陷区和无缺陷区之间的边界。而且，短暂的强光激励对人眼来说是不舒服的，甚至是有害的。

发明内容

为解决背景技术中所提到的技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种主动式红外热成像热像图序列处理方法。

发明的技术解决方案如下：

一种主动式红外热成像热像图序列处理方法，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方向以及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，但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；热扩散率可以根据被测样品的材料手册直接查得，或者通过以下实验的方法：

热扩散率的测量采用非稳态法，常用激光脉冲法。仪器的测量原理是：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)。

步骤2：设计一个滤波器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这个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；此外专利声明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：