專利名稱：超聲紅外熱圖閾值分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無損探傷檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲紅外熱圖閾值分割方法。
背景技術(shù)：
超聲紅外無損檢測技術(shù)是二十世紀末發(fā)展并逐漸成熟的一種無損檢測技術(shù)。此技術(shù)以一定頻率的超聲施加到被測試件，超聲源通常選自用作塑料焊接的超聲焊槍，超聲脈沖時間長度、功率及壓力等參數(shù)根據(jù)檢測任務(wù)可調(diào)整。其檢測原理為試件在超聲激勵下產(chǎn)生振動，缺陷表面由于摩擦或由于熱彈效應(yīng)而產(chǎn)生熱量，采用紅外熱像儀連續(xù)觀察和記錄物體表面的溫場變化，并通過現(xiàn)代計算機技術(shù)及圖像信息處理技術(shù)進行時序熱波信號的處理和分析，可實現(xiàn)對物體內(nèi)部缺陷或損傷的檢測。本發(fā)明涉及一種利用全局閾值分割方法實現(xiàn)超聲紅外熱圖中亮區(qū)域閾值分割處理。超聲紅外無損檢測技術(shù)所獲得的實驗數(shù)據(jù)為紅外熱圖序列，通常的數(shù)據(jù)分析方法是首先對整個紅外熱圖序列減背景處理，即減掉超聲激勵前的熱圖，從而獲得溫升熱圖序列。缺陷處由于摩擦等原因產(chǎn)生熱量，其對應(yīng)溫度升高而在熱圖中表現(xiàn)為較亮區(qū)域，對溫升熱圖的分析即為對熱圖中較亮區(qū)域進行分析。同時，在溫升熱圖中，除了缺陷區(qū)域表現(xiàn)為較亮區(qū)域外，還存在大量干擾信號表現(xiàn)為亮區(qū)域，比如試件支撐柱處、背景熱反射等。由于超聲紅外無損檢測技術(shù)通常應(yīng)用于表面下微裂紋檢測，這類應(yīng)用中缺陷處所產(chǎn)生熱量通常較小，因而，在溫升熱圖中有兩個特點一是其溫升一般較小，二是其對應(yīng)亮區(qū)域面積較小。而干擾信號則通常表現(xiàn)為較大面積的亮區(qū)域，其對應(yīng)溫升也可能較高。另外，由于分析的是溫升熱圖，噪聲對整個熱圖影響較大，有時甚至與較弱缺陷信號相似。因而，要實現(xiàn)超聲紅外溫升熱圖閾值分割處理，需要分析噪聲和干擾信號所帶來的影響。在圖像分析和識別中，一般首先要對所給的圖像進行分割，再對分割的區(qū)域做適當?shù)拿枋觯缓蟛拍軐D像做某種分析。圖像分割是圖像分析前的一個重要處理步驟，它是對圖像進行視覺分析和模式識別的基本前提。圖像閾值分割是一種廣泛應(yīng)用的分割技術(shù)， 利用圖像中要提取的目標區(qū)域(超聲紅外熱圖中亮區(qū)域)與其背景(超聲紅外熱圖背景噪聲區(qū)域)在灰度特性上的差異，把圖像看作具有不同灰度級的兩類區(qū)域(目標區(qū)域和背景區(qū)域)的組合，選取一個比較合理的閾值，以確定圖像中每個像素點應(yīng)該屬于目標區(qū)域還是背景區(qū)域，從而產(chǎn)生相應(yīng)的二值圖像。要從復(fù)雜背景中分辨出目標并將其形狀完整的提取出來，閾值的選取是閾值分割技術(shù)的關(guān)鍵。缺陷對應(yīng)溫升值通常較小，僅略高于噪聲，因而，要實現(xiàn)超聲紅外溫升熱圖閾值分割處理，閾值選取尤為重要。對超聲紅外溫升熱圖進行閾值分割的目的是要正確把缺陷區(qū)域歸為目標區(qū)域，同時其區(qū)域能正確反映缺陷區(qū)域形狀，即不能與周圍噪聲信號區(qū)域連通。由于缺陷處所產(chǎn)生熱量通常較小，且其對應(yīng)亮區(qū)域面積較小，現(xiàn)有的閾值分割方法所采用的閾值要么過高，很容易把目標缺陷誤歸為背景信號；要么過低；歸為目標區(qū)域的缺陷和部分背景噪聲區(qū)域相互連通，未能真實反映缺陷形狀。尤其是針對缺陷處所產(chǎn)生溫升較小的應(yīng)用，而超聲紅外無損檢測技術(shù)的應(yīng)用基本是針對這種情況，現(xiàn)有的閾值分割方法均不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種超聲紅外熱圖閾值分割方法，以解決超聲紅外無損檢測技術(shù)中熱圖分析和識別存在的技術(shù)問題現(xiàn)有的閾值分割方法所采用的閾值要么過高，很容易把目標缺陷誤歸為背景信號；要么過低，歸為目標區(qū)域的缺陷和部分背景噪聲區(qū)域相互連通，不能真實反映缺陷形狀。特別是在缺陷處所產(chǎn)生溫升較小的情況下。為此，本發(fā)明的一種超聲紅外熱圖閾值分割方法，包括如下步驟步驟I :使用超聲源以特定頻率、脈沖時間長度、功率和壓力條件激勵被測試件， 同時使用紅外熱像裝置獲得被測物體表面的熱圖序列，并將熱圖序列存儲在通用存儲器中；步驟2 :對所獲得的熱圖序列T (U，V, t)進行減背景處理，即每幅圖像均減掉超聲激勵前的圖像，從而得到溫升熱圖序列f (U，V, t);步驟3 :選取時間點h，計算圖像f (U，V，O的直方圖，其橫坐標為溫升，單位攝氏度，縱坐標為像素點數(shù)；步驟4 :提取該直方圖中峰值對應(yīng)溫升值Tm及該峰值左右兩端的半峰值對應(yīng)的溫升值T1和T2，其中Tm近似看作是噪聲信號平均值；步驟5 :分別計算直方圖中左右兩端分布近似為高斯分布時的標準差σ i和
權(quán)利要求
1.一種超聲紅外熱圖閾值分割方法，其特征在于，包括如下步驟步驟I:使用超聲源以特定頻率、脈沖時間長度、功率和壓力條件激勵被測試件，同時使用紅外熱像裝置獲得被測物體表面的熱圖序列，并將熱圖序列存儲在通用存儲器中； 步驟2 :對所獲得的熱圖序列T (U，V, t)進行減背景處理，即每幅圖像均減掉超聲激勵前的圖像，從而得到溫升熱圖序列f (U，V, t)；步驟3 :選取時間點&，計算圖像f(u，v, t0)的直方圖，其橫坐標為溫升，單位攝氏度， 縱坐標為像素點數(shù)；步驟4 :提取該直方圖中峰值對應(yīng)溫升值Tm及該峰值左右兩端的半峰值對應(yīng)的溫升值 T1和T2，其中Tm近似看作是噪聲信號平均值；步驟5 :分別計算直方圖中左右兩端分布近似為高斯分布時的標準差σ i和
2.如權(quán)利要求I所述的超聲紅外熱圖閾值分割方法，其特征在于，所述超聲源為超聲焊槍，其頻率為20KHz或40KHz，或是非單一頻率激勵。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲紅外熱圖閾值分割方法，其特征在于，所述超聲焊槍與被測試件是接觸式的，或是采用非接觸式。
4.如權(quán)利要求I所述的超聲紅外熱圖閾值分割方法，其特征在于，所述超聲焊槍為固定或是手持式的。
5.如權(quán)利要求I所述的超聲紅外熱圖閾值分割方法，其特征在于，所述步驟3中的時間點h為超聲激勵前三分之一時間內(nèi)的一時間點。
全文摘要
本發(fā)明包括如下步驟使用超聲源激勵被測試件，同時使用紅外熱像裝置獲得被測物體表面的熱圖序列；對所獲得的熱圖序列T(u，v，t)進行減背景處理，從而得到溫升熱圖序列f(u，v，t)；選取時間點t0，計算圖像f(u，v，t0)的直方圖，其橫坐標為溫升，單位攝氏度，縱坐標為像素點數(shù)；提取該直方圖中峰值對應(yīng)溫升值Tm及該峰值左右兩端的半峰值對應(yīng)的溫升值T1和T2，其中Tm近似看作是噪聲信號平均值；分別計算直方圖中左右兩端分布近似為高斯分布時的標準差σl和σrσl＝(Tm-T1)/1.1775，σr＝(T2-Tm)/1.1775，這兩個標準差的較小值近似看作是噪聲信號的標準差；基于超聲紅外溫升熱圖所對應(yīng)直方圖計算閾值T0，其中N為熱圖的總像素點數(shù)對圖像f(u，v，t0)進行全局閾值處理，從而獲得閾值分割后的黑白圖像fbw
文檔編號G01N25/72GK102608162SQ201210039599
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者馮立春, 張存林, 曾智, 王迅, 陶寧 申請人:北京維泰凱信新技術(shù)有限公司, 首都師范大學(xué)