[发明专利]一种碳纤维复合材料冲击缺陷的红外序列热图分析方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料冲击缺陷的红外序列热图分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）获取带有等时间间隔信息的超声红外序列热图，并对其进行滤波降噪处理；

（2）完成缺陷的时间域拼接，即综合红外序列热图在各个时间点体现出来的缺陷信息，将其表示在一张红外热像图上；

所述缺陷的时间域拼接方法，其特征在于：对红外序列热图中的各幅图像选择对应的加权值，确保缺陷清晰显示阶段的加权值大于初现阶段及扩散阶段，所有加权值的和为1。其中，初现阶段是指缺陷在图像中刚刚出现及缺陷区域迅速扩大的阶段，显示阶段是指缺陷具有相对稳定、清晰轮廓的阶段，扩散阶段是指缺陷的轮廓逐渐模糊向四周扩散的阶段，将红外序列热图上各个像素点的灰度值进行加权平均，进而得到经过时间域拼接后的图像；

（3）完成缺陷的空间域拼接，即根据红外序列热图的时间特征分析在经过时间域拼接的图像上表现为相邻的几个缺陷是否属于同一个缺陷，若属于，则根据缺陷边缘各个方向的扩散速度信息进行空间域的缺陷拼接，使其在图像上表现为一个缺陷；

所述判断时间域拼接后的图像上相邻几个缺陷是否属于同一个缺陷的方法，其特征在于：①在红外序列热图中，以缺陷最早出现的点或区域中心为缺陷的中心；②红外序列热图中各个缺陷均随时间向四周扩散，以缺陷的中心为基准点计算出缺陷沿着边缘扩散速度最大的方向；③连接两个缺陷的中心，此即为拼接基准线，比较两个最大扩散速度方向与拼接基准线的夹角，当两个夹角均小于阈值T₁时，进行下一步的判断，否则认为两缺陷不属于同一缺陷，不需要进行拼接处理；④比较两缺陷中心的距离和它们的最大扩散速度，当它们的最大扩散速度之和与中心距离的比值大于阈值T₂时，认为这两个缺陷属于同一个缺陷，否则不属于，不需要进行拼接处理；

所述缺陷的空间域拼接方法，其特征在于：在拼接基准线两侧进行局部的边缘检测，以获取拼接轮廓，进而对相邻两个缺陷进行拼接；

（4）对拼接后的图像进行等比例的纵向拉伸以及梯度比例的横向拉伸，校正由于红外热像仪视角引起的图像畸变；

（5）计算空气对红外热辐射能量的衰减与作用距离的关系，并计算红外热像仪的探测器与试件上不同点的距离，以考量由此对图像亮度造成的梯度影响，进而补偿拼接后图像上的梯度误差；

（6）对拼接后完整的缺陷进行定量分析。

2.如权利要求书1所述碳纤维复合材料冲击缺陷的红外序列热图分析方法，其特征在于：所选用的试件为实际结构中的碳纤维复合材料层压板部件，其上缺陷为装配和维修过程中工具掉落撞击材料或使用过程中受到撞击等真实情况造成的冲击缺陷，损伤了复合材料层压板的分层结构。且本方法研究的红外热图对象是通过超声红外热像无损检测技术获得，在序列热图中呈现出冲击缺陷的不连贯性。

3.如权利要求书1所述碳纤维复合材料冲击缺陷的红外序列热图分析方法，其特征在于：所述第（5）步中空气热辐射能量的衰减用空气对热辐射的衰减透过率来衡量，空气对热辐射能量的损失主要是受到水和二氧化碳的吸收作用以及空气中微粒的散射作用，故空气对热辐射的透过率可表示为水的吸收透过率、二氧化碳的吸收透过率和散射透过率的乘积。

4.如权利要求书1所述碳纤维复合材料冲击缺陷的红外序列热图分析方法，其特征在于：所述第（5）步中图像亮度梯度误差的补偿方法为：在试件上按等距的网格选取测量点，计算各个测量点的衰减，并进行二元二次拟合，根据拟合后的函数来补偿亮度的梯度误差。