[发明专利]基于变行分割和区域生长法的压容器热成像缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于变行分割和区域生长法的压容器热成像缺陷检测方法，通过从涡流脉冲热图像中选出最大像素值点，根据最大像素值点利用皮尔孙相关系数法计算相关系数，进而得到变换步长，然后结合变换步长计算每个像素点的瞬态热响应，并进行分类处理，再利用隶属度最大化准则对所有像素点去模糊化，得到每个像素点所属类别，最后经过降维处理后采用区域生长算法进行特征提取，从而提取出涡流脉冲热图像的缺陷特征。

技术领域

本发明属于缺陷检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于变行分割和区域生长法的压容器热成像缺陷检测方法。

背景技术

高压容器的制造涉及到学科知识和多个行业专业技术的配合，其中包括：冶金、腐烛与防护、机械加工、安全防护、化工、检测。随着近几年各行业技术的不断进步，尤其是由计算机技术的飞速发展所带动的冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的发展，使得压力容器制造技术得到了长足的进步。

气体压缩技术广泛的应用在天然气汽车充气站与压缩空气动力车充气站，而天然气汽车充气站与压缩空气动力车充气站需要大量的高压储气设备。在军事领域，可用于开展各类气动力试验的设备主要包括：常规高超声速风洞、脉冲型高超声速风洞(包括激波风洞/炮风洞和高超声速脉冲燃烧风洞等)以及弹道靶设备等。

表面无损检测是压力管道、压力容器等承压设备定检工作中的关键检验项目。对于Cr-Mo钢、标准抗拉强度下限值≥540MPa钢制设备、盛装介质有明显应力腐蚀倾向等设备定期检验时，均要求应进行检测比例不小于20％的表面无损检测。

按照现行安全技术法规、相关技术标准，主要包括磁粉检测和渗透检测。用上述方法检测时，虽然具有缺陷检出率较高、灵敏度高、缺陷显示直观、易识别等优点，但同时存在需去除涂层、打磨受检面等表面预处理，存在劳动强度大、检修周期长、效率低、成本高、污染环境、损伤本体、安全性差等问题，很大程度上制约了检测工作的开展，在易燃爆环境，因安全隐患大，传统检测表面方法往往无法在现场实施。

近年来，涡流等表面检测检测新技术得到飞速发展。其不损伤本体、快速高效等特性，能有效地解决传统无损检测方法存在劳动强度大、周期长、效率低、安全性差等问题，实现大面积快速检测、节省大量人力物力。涡流红外检测是基于电磁学中的涡流现象与焦耳热现象，运用高速高分辨率红外热像仪获取温度场分布，并通过对红外热图像序列的分析处理来检测结构缺陷及材料电磁热特性变化。其检测结果为图像，直观易懂，单次检测面积大，效率高，检测时无需接触被测件表面，同时可利用涡流效应检测表面及近表面缺陷，可检测更深层缺陷,这些都是这种检测方法的优势。

根据电磁感应定律，当通入高频的交变电流的感应线圈靠近导体试件时，在试件的表面会感生出涡流，如果被测件中有缺陷，涡流将被迫绕过缺陷，改变其流向，这将使得被测件内部涡流密度发生变化。由焦耳定律可知，涡流在被测件中转换成焦耳热，导致被测件中产生的热量不均匀，从而产生高温区和低温区，由于温度的差异性，高温区热量通过热传导向低温区传递，导致被测件不同区域温度发生变化，通过红外热像仪采集试件温度的变化过程，然后将采集的热图像视频交给计算机进行分析处理，来获取被测件相关信息，实现缺陷的定性与定量检测。

在现有技术中，名称为《脉冲涡流红外热图像的特征提取方法》的专利中，利用了步长搜索的方法进行缺陷特征的提取，且在搜索过程中利用了COV相关度进行聚类划分是一种硬划分，即是它把每一个待识别的对象严格的划分到某一类中，具有非此即彼的性质。而实际的缺陷信息目标在形态和类属方面存在着中介性，没有确定的边界来区分；此外，该方法仅仅是在脉冲涡流红外热图像中搜索具有区域代表性的热响应数据，并根据搜索得到的代表热响应数据聚类，从每个聚类中筛选与其他聚类中心距离和最大的热响应数据构建二维矩阵，从而提取到缺陷特征，然而这样得到的缺陷特征不明显，边缘信息不清楚，从而达不到一定的精准度，而本发明在该基础上，通过使用模糊C均值，根据各个类别的隶属度来对类别进行软划分，从而精确的对缺陷信息进行归类和处理，最后采用区域生长法进行进一步的特征提取，保证了缺陷特征提取的精准度。

发明内容