基于全物理模型的红外热成像数据处理方法研究
发布时间：2021-10-11 08:17
脉冲涡流热成像检测技术在无损检测领域中作为一种新兴技术,具备无接触、高效率、单次检测范围大等优点,受到了国内外研究人员的广泛关注,并且提出了很多基于该检测技术的数据处理方法。从最开始的人工选择图像进行判断,到基于傅里叶变换的频域分析,再到被广泛应用的PCA、ICA等方法,虽然能够实现缺陷检测,但通过以上数学或统计模型的检测方法提取的缺陷信息由于缺乏物理意义而导致可靠性较弱。因此,建立一个可靠性更强的物理模型对完成缺陷的快速检测具有重要意义。本文通过缺陷特征分析、建立算法模型、实验验证的方式,系统地研究和分析了基于全物理模型的缺陷数据快速处理算法,并通过采用本文的方法和其他常见的数据处理方法对不同类型的试件进行缺陷检测的结果证明了本文提出的方法可以自动实现缺陷信息的准确提取。本文研究的主要内容从以下几个方面展开:（1）理论基础研究。首先研究了脉冲涡流热成像技术的检测原理,并结合脉冲涡流热成像实验平台阐述了其主要组成部分及其参数;然后分别从空间和时间角度详细地描述了热图像序列普遍存在的数据特征,为后面运用级联分类器选择特征用于缺陷识别奠定理论基础;最后主要研究了热发射率的定义和影响机理,并...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于傅里叶变换的幅值图和相位图
5图 1-3 基于 PCA 和小波变换方法得到的特征图像学者将深度学习的方法与特征相结和以实现缺陷自动检测，如规范化交叉关联方法实现了图像特征增强，便于后续的定量检一种结合缺陷行为的物理特性，推导出缺陷分割的一阶统计，并利用遗传算法自动调整统计特征，进一步优化了阈值选缺陷处温度一定最高的假设上，在实际应用中会受到加热位等因素的局限，导致结论无法永远成立[36]，如图 1-4 所示。T分分析和神经网络理论提出了马尔可夫 PCA-BP 算法，这一Cs 脱粘缺陷的直径和深度[37]。Shi, Z., et al.结合导数时间算数算法（RCA）构成了拟合导数时间相关系数算法（FCA）的征图像的信噪比（SNR），并利用蚁群算法（ACA）有效地 CFRP 的红外图像中的缺陷边缘特征，更有利于缺陷检测和识
图 1-4 热图像原图和基于 FOSP-GA 的分割结果为了更直接地在图像序列中提取特征信息，还有一些学者研究了矩阵分解在热成像中的应用。Gao, B., et al. 将基于物理的感应热机制与基于信号处理的稀疏贪婪主成分分析 (SGPCA) 模式提取算法相结合，进而提出了一种无监督的感应热成像系统缺陷诊断与监测方法[39]。Zheng, K.,Y. Yao 提出了一种利用拉普拉斯特征映射算法（the Laplacian eigenmap algorithm）迭代运行的超图像分割方法，可对所有热成像视频帧数据进行分析，而不需要人手动挑选(视觉检查)一部分质量好的视频帧数据，实现了碳纤维增强塑料（CFRP）材料缺陷检测的自动化[40]。张素文等为了改善传统图像融合方法鲁棒性不稳定，提出了基于非负矩阵分解的红外特征图像融合方法，实现了分别对源图像的目标区域和背景区域进行融合[41]，如图 1-5所示。Bin Gao 提出了基于变分贝叶斯子群的自适应稀疏分量提取算法，进行了热模式的物理解释和稀疏分解，提出的稀疏模式提取方法可以对异常模式进行自动提取，增强缺陷对比度，该方法能够减少背景信息的干扰[42]。Yizhe Wang 利用涡流脉冲热像技术检测飞机制动系统转矩臂冲击损伤的可行性研究，基于光流算法
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲红外无损检测技术研究现状与发展趋势[J]. 江海军,陈力. 红外技术. 2018(10)
[2]基于HSV和MBLBP特征的级联Adaboost车牌检测算法[J]. 马永杰,李欢,刘姣姣. 四川大学学报(自然科学版). 2018(02)
[3]基于PCA-GA-RSPSVM的复合材料损伤检测技术研究[J]. 张宝印,董恩生. 电子测量与仪器学报. 2017(09)
[4]基于PCA的管道缺陷导波信号特征优化方法[J]. 许桢英,罗来齐,王匀,俞慧芳,刘欢. 电子测量技术. 2016(04)
[5]基于主观贝叶斯推理的多传感器分布式故障检测融合方法[J]. 徐小力,刘秀丽,蒋章雷,任彬. 机械工程学报. 2015(07)
[6]一种优化的贝叶斯估计多传感器数据融合方法[J]. 张品,董为浩,高大冬. 传感技术学报. 2014(05)
[7]一种基于Contourlet变换的GFP图像与相衬图像融合算法研究[J]. 冯鹏,王静,魏彪,陈超. 光电子.激光. 2013(01)
[8]固体火箭发动机壳体脱黏缺陷的热波检测[J]. 宋远佳,张炜,杨正伟,田干. 深圳大学学报(理工版). 2012(03)
[9]航天器红外成像检漏方法研究[J]. 喻新发,闫荣鑫,钟亮,洪晓鹏,孙立臣. 航天器环境工程. 2012(02)
[10]脉冲热像法在航空复合材料构件无损检测中的应用[J]. 刘颖韬,郭广平,杨党纲,何方成,霍雁,赵石彬. 航空材料学报. 2012(01)
博士论文
[1]电涡流脉冲热成像无损检测技术研究[D]. 白利兵.电子科技大学 2013
[2]纳米结构硬质合金磨削理论和工艺实验研究[D]. 任莹晖.湖南大学 2009
[3]红外辐射成像无损检测关键技术研究[D]. 田裕鹏.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]基于红外热波的承压设备缺陷检测技术研究[D]. 甘文东.电子科技大学 2018
[2]基于红外热波无损检测技术的钢轨裂纹检测研究[D]. 刘丽.兰州交通大学 2017
[3]基于涡流脉冲热成像的表面裂纹检测及其量化评估研究[D]. 李晓青.电子科技大学 2017
[4]不锈钢焊缝缺陷脉冲涡流热成像检测的图像处理算法研究[D]. 陈怡帆.电子科技大学 2016
[5]热成像检测中材料表面热发射率影响机理及其抑制方法[D]. 白秋菊.电子科技大学 2016
[6]红外成像无损检测的缺陷定量化分析与应用研究[D]. 杨如意.南京航空航天大学 2009
[7]基于AdaBoost算法的人脸检测研究[D]. 王英明.南京理工大学 2008
[8]红外图像人脸识别研究[D]. 周羽.大连理工大学 2008
[9]被检物表面条件对红外热波无损检测结果影响的研究[D]. 李艳红.首都师范大学 2006
本文编号：3430139
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于傅里叶变换的幅值图和相位图
5图 1-3 基于 PCA 和小波变换方法得到的特征图像学者将深度学习的方法与特征相结和以实现缺陷自动检测，如规范化交叉关联方法实现了图像特征增强，便于后续的定量检一种结合缺陷行为的物理特性，推导出缺陷分割的一阶统计，并利用遗传算法自动调整统计特征，进一步优化了阈值选缺陷处温度一定最高的假设上，在实际应用中会受到加热位等因素的局限，导致结论无法永远成立[36]，如图 1-4 所示。T分分析和神经网络理论提出了马尔可夫 PCA-BP 算法，这一Cs 脱粘缺陷的直径和深度[37]。Shi, Z., et al.结合导数时间算数算法（RCA）构成了拟合导数时间相关系数算法（FCA）的征图像的信噪比（SNR），并利用蚁群算法（ACA）有效地 CFRP 的红外图像中的缺陷边缘特征，更有利于缺陷检测和识
图 1-4 热图像原图和基于 FOSP-GA 的分割结果为了更直接地在图像序列中提取特征信息，还有一些学者研究了矩阵分解在热成像中的应用。Gao, B., et al. 将基于物理的感应热机制与基于信号处理的稀疏贪婪主成分分析 (SGPCA) 模式提取算法相结合，进而提出了一种无监督的感应热成像系统缺陷诊断与监测方法[39]。Zheng, K.,Y. Yao 提出了一种利用拉普拉斯特征映射算法（the Laplacian eigenmap algorithm）迭代运行的超图像分割方法，可对所有热成像视频帧数据进行分析，而不需要人手动挑选(视觉检查)一部分质量好的视频帧数据，实现了碳纤维增强塑料（CFRP）材料缺陷检测的自动化[40]。张素文等为了改善传统图像融合方法鲁棒性不稳定，提出了基于非负矩阵分解的红外特征图像融合方法，实现了分别对源图像的目标区域和背景区域进行融合[41]，如图 1-5所示。Bin Gao 提出了基于变分贝叶斯子群的自适应稀疏分量提取算法，进行了热模式的物理解释和稀疏分解，提出的稀疏模式提取方法可以对异常模式进行自动提取，增强缺陷对比度，该方法能够减少背景信息的干扰[42]。Yizhe Wang 利用涡流脉冲热像技术检测飞机制动系统转矩臂冲击损伤的可行性研究，基于光流算法
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲红外无损检测技术研究现状与发展趋势[J]. 江海军,陈力. 红外技术. 2018(10)
[2]基于HSV和MBLBP特征的级联Adaboost车牌检测算法[J]. 马永杰,李欢,刘姣姣. 四川大学学报(自然科学版). 2018(02)
[3]基于PCA-GA-RSPSVM的复合材料损伤检测技术研究[J]. 张宝印,董恩生. 电子测量与仪器学报. 2017(09)
[4]基于PCA的管道缺陷导波信号特征优化方法[J]. 许桢英,罗来齐,王匀,俞慧芳,刘欢. 电子测量技术. 2016(04)
[5]基于主观贝叶斯推理的多传感器分布式故障检测融合方法[J]. 徐小力,刘秀丽,蒋章雷,任彬. 机械工程学报. 2015(07)
[6]一种优化的贝叶斯估计多传感器数据融合方法[J]. 张品,董为浩,高大冬. 传感技术学报. 2014(05)
[7]一种基于Contourlet变换的GFP图像与相衬图像融合算法研究[J]. 冯鹏,王静,魏彪,陈超. 光电子.激光. 2013(01)
[8]固体火箭发动机壳体脱黏缺陷的热波检测[J]. 宋远佳,张炜,杨正伟,田干. 深圳大学学报(理工版). 2012(03)
[9]航天器红外成像检漏方法研究[J]. 喻新发,闫荣鑫,钟亮,洪晓鹏,孙立臣. 航天器环境工程. 2012(02)
[10]脉冲热像法在航空复合材料构件无损检测中的应用[J]. 刘颖韬,郭广平,杨党纲,何方成,霍雁,赵石彬. 航空材料学报. 2012(01)
博士论文
[1]电涡流脉冲热成像无损检测技术研究[D]. 白利兵.电子科技大学 2013
[2]纳米结构硬质合金磨削理论和工艺实验研究[D]. 任莹晖.湖南大学 2009
[3]红外辐射成像无损检测关键技术研究[D]. 田裕鹏.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]基于红外热波的承压设备缺陷检测技术研究[D]. 甘文东.电子科技大学 2018
[2]基于红外热波无损检测技术的钢轨裂纹检测研究[D]. 刘丽.兰州交通大学 2017
[3]基于涡流脉冲热成像的表面裂纹检测及其量化评估研究[D]. 李晓青.电子科技大学 2017
[4]不锈钢焊缝缺陷脉冲涡流热成像检测的图像处理算法研究[D]. 陈怡帆.电子科技大学 2016
[5]热成像检测中材料表面热发射率影响机理及其抑制方法[D]. 白秋菊.电子科技大学 2016
[6]红外成像无损检测的缺陷定量化分析与应用研究[D]. 杨如意.南京航空航天大学 2009
[7]基于AdaBoost算法的人脸检测研究[D]. 王英明.南京理工大学 2008
[8]红外图像人脸识别研究[D]. 周羽.大连理工大学 2008
[9]被检物表面条件对红外热波无损检测结果影响的研究[D]. 李艳红.首都师范大学 2006
本文编号：3430139
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