[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

摘要

本发明属于超声红外无损检测缺陷定量分析领域，具体涉及一种碳纤维复合材料层压板上冲击缺陷的缺陷拼接以及红外热像仪的视角误差补偿方法。本发明针对复合材料上的冲击缺陷在超声红外无损检测实验中体现出的红外热像信息中缺陷不连贯问题提出了解决方案。首先对红外序列热图进行滤波预处理；然后在时间域上进行缺陷特征融合；其次，在空间域上进行缺陷的可拼接性分析，进而拼接缺陷；同时，本方法考虑了红外热像仪与被测试件的视角问题，并对由红外热像仪视角引起的图像畸变和亮度梯度误差进行了分析、校正和补偿；最后，对缺陷进行定量分析。本发明有效地解决了不连贯缺陷的拼接问题，校正了误差，以便得到更为精确有效的定量分析数据。

主权项

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。