基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涡流热成像无损检测领域，具体涉及一种基于三维温度曲面相似性分 析的涡流热成像缺陷识别方法及系统。
【背景技术】
[0002] 涡流热成像检测技术是涡流检测技术和热成像检测技术的结合，其原理为：载有 高频交流电的线圈靠近导体试件时，由于电磁感应现象，试件的表面或内部会感应出涡流； 根据焦耳定律，部分涡流将转化为焦耳热；该热量会在试件内部进行传播，由于缺陷的存 在，会导致试件表面的温度分布不均匀；利用红外记录仪获得试件表面的热像图，并进行分 析比较，就可以达到缺陷识别的目的。
[0003] 对试件的热像图进行分析从而识别缺陷，是涡流热成像检测技术的关键环节。实 际应用中的涡流热成像检测，多通过人工选择特定时刻的热像图进行分析比较，从而实现 缺陷识别。此外，国内外学者针对热图像的分析识别进行了大量研宄，提出了差分法、自参 考法、小波分析、阈值分割法基于统计分析的图像重构等理论，但这些研宄大多注重于用特 定的算法来提高热图像的信噪比，并未给出热像图的自动分析识别方法。
[0004] 总而言之，现有的涡流热成像检测技术，主要存在以下不足：
[0005] (1)需要人工筛选热像图进行分析比较从而识别缺陷，随着检测次数增加，操作人 员劳动强度大；
[0006] (2)热像图的识别算法研宄还不成熟，尚未提出供机器自动运算从而识别缺陷的 方法。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种基于三维温度曲面相似性分析 的涡流热成像缺陷识别方法，可以自动识别涡流热成像的缺陷。
[0008] 本发明所采用的技术方案是：
[0009] 提供一种基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法，包括以下步 骤：
[0010] 利用涡流加热待检测试件，并用红外热像仪记录待测试件表面的温度变化，获得 其不同时刻的热像图；
[0011] 根据热像图的信息建立起待测试件的三维温度曲面，然后计算三维温度曲面上各 点的法向量，构成法向量矩阵；
[0012] 将待检测试件的法向量矩阵与健康试件的法向量矩阵进行相似性分析，从而识别 待检测试件中的缺陷。
[0013] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，三维温度 曲面的坐标系，是以热像图角点为原点、以热像图长度与宽度方向为xy轴、以温度为z轴建 立的。
[0014] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，三维温度 曲面，是在已知坐标的各离散像素点的基础上，通过计算机软件进行插值、拟合得到的。
[0015] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，三维温度 曲面上各点的法向量，指的是各像素中心点的法向量。
[0016] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，进行两个 三维温度曲面的相似性分析时，在法向量矩阵的基础上，定义两曲面的夹角矩阵。
[0017] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，进行两个 三维温度曲面的相似性分析时，在夹角矩阵的基础上，定义两曲面的判别矩阵，通过对判别 矩阵的分析，获得待测试件中缺陷的位置信息。
[0018] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，进行两个 三维温度曲面的相似性分析时，利用两曲面的判别矩阵定义曲面相似性系数，根据相似性 系数识别待测试件中是否含有缺陷。
[0019] 本发明的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法中，通过分析 待检测试件与健康试件的三维温度曲面相似性系数随时间的变化规律，获得待测试件中缺 陷的深度信息。
[0020] 本发明还提供了一种基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别系统， 包括：
[0021] 热像图获取模块，用于利用涡流加热待检测试件，并用红外热像仪记录待测试件 表面的温度变化，获得其不同时刻的热像图；
[0022] 法向量矩阵计算模块，用于根据热像图的信息建立起待测试件的三维温度曲面， 然后计算三维温度曲面上各点的法向量，构成法向量矩阵；
[0023] 相似性分析模块，用于将待检测试件的法向量矩阵与健康试件的法向量矩阵进行 相似性分析，从而识别待检测试件中的缺陷。
[0024] 本发明所述的系统中，所述相似性分析模块具体用于：在进行两个三维温度曲面 的相似性分析时，在法向量矩阵的基础上，定义两曲面的夹角矩阵，并在夹角矩阵的基础 上，定义两曲面的判别矩阵，通过对判别矩阵的分析，获得待测试件中缺陷的位置信息。
[0025] 相比于现有的涡流热成像检测技术，本发明的有益效果是：本发明用涡流加热方 式激励被检测试件，并利用红外热像仪记录试件表面的温度变化，获得试件表面的热像图， 根据热像图利用软件拟合成三维温度曲面；计算各像素点对应的曲面微元的法向量，构成 热像图所对应三维温度曲面的法向量矩阵；将待检测试件的法向量矩阵与提前获得的健 康试件的法向量矩阵进行相似性分析，得出待检测试件是否有缺陷的结论，从而实现利用 计算机软件的自动热图像识别，轻了检测过程中工人的劳动量，提高了检测效率。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例的流程图；
[0027] 图2为本发明另一实施例的流程图；
[0028] 图3为本发明实施例的建立三维温度曲面示意图；
[0029]图4为本发明实施例的相似性系数-时间图像。
【具体实施方式】
[0030] 为了使本发明的内容与技术方案更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一 步详细说明。
[0031] 本发明实施例的基于三维温度曲面相似性分析的涡流热成像缺陷识别方法，如图 1所示，包括以下步骤：
[0032] S1、利用涡流加热待检测试件，并用红外热像仪记录待测试件表面的温度变化，获 得其不同时刻的热像图；
[0033] S2、根据热像图的信息建立起待测试件的三维温度曲面，然后计算三维温度曲面 上各点的法向量，构成法向量矩阵；
[0034]