[发明专利]基于时序热图加权叠加的红外无损检测方法

权利要求书

1.一种基于时序热图加权叠加的红外无损检测方法，其特征在于：技术方案主要包括下列步骤：

第一步骤：采用热激励源加热试件，设定热激励源与试件的位置及距离，确定加热时间，对试件缺陷面均匀加热；

第二步骤：试件加热后，设定红外热像仪与试件的位置及距离，选择采集周期，通过红外热像仪自动采集试件降温过程的红外时序热图，采集过程中保证红外热像仪与试件位置不变，且视场刚好覆盖试件缺陷面；

第三步骤：对采集的红外时序热图进行灰度化，获得时序灰度图；提取时序灰度图中正常和缺陷区域的灰度值，并以该灰度差值的加权和构建目标函数，目标函数f的表达式如下：

   （i=1、2、3…N）                  

式中，N为时序热图的帧数，α_i为加权系数，X_i为缺陷区域的灰度平均值，Y_i为正常区域的灰度平均值；

第四步骤：采用遗传算法优化加权系数，使目标函数值达到最大值，具体步骤包括：

步骤一：初始化参数，设定种群规模M、交叉和变异概率等参数，设计迭代次数等终止条件，

步骤二：初始化父代种群，生成M×N维随机加权系数构成初始父代种群，其中，M为种群个体的数量，N为种群个体的维数，生成M个种群个体，每个个体为N维向量，

步骤三：计算目标函数，以时序灰度图正常和缺陷区域灰度差值的加权和构建目标函数，   （i=1、2、3…N），计算目标函数值，并判断终止条件，

步骤四：计算适应度，根据目标函数值计算适应度，

步骤五：生成优选池，

根据适应度值对父代种群进行选择和复制，生成优选池，

步骤六：二进制编码，

采用二进制码表示优选池中个体，

步骤七：生成子代种群，

根据交叉和变异概率，利用单点算子对优选池个体的二进制码进行交叉和变异运算，生成子代种群，

步骤八：重复步骤三至步骤七，直至满足迭代终止条件为止；

第五步骤：根据最优加权系数，对所有的时序灰度图进行加权，然后再进行叠加及归一化处理，获得突显缺陷特征信息的加权叠加灰度图。

2.如权利要求1所述的一种基于时序热图加权叠加的红外无损检测方法，其特征在于：

以铝板的表面孔洞缺陷检测为例，具体实施过程如下：

1）制备试件：以长、宽、厚分别为220mm、162mm和16mm的铝板为对象，制备深度h分别为3mm和5mm，直径D分别为2.5mm、4.2mm、6mm和8mm的8类孔洞缺陷，以其作为待测试件；

2）采集时序热图：室温为25℃，采用两只250W的红外辐射灯均匀照射试件缺陷面，照射距离为5cm，对铝板缺陷面加热20min后，采用红外热像仪距离试件50cm，采集试件降温过程的红外时序热图，采集周期为30s，获得30帧红外时序热图；

3）构建目标函数：对红外时序热图进行灰度化，以时序灰度图中正常和缺陷区域灰度差值的加权和作为目标函数；

4）加权系数优化：采用遗传算法对加权系数进行优化，使目标函数值最大，初始化参数分别为：帧数为30、种群大小为300、杂交概率为0.9、变异概率为0.01、最大迭代次数为2000，终止条件为：条件一：当种群中目标函数的最大值与平均值之差小于1%时终止迭代、条件二：达到最大迭代次数时终止迭代；

5）获取加权叠加图：根据优化后的加权系数，对所有的时序灰度图进行加权叠加后再作归一化处理，获得能够突显缺陷区域特征的加权叠加灰度图。