一种基于贪婪稀疏分解的ecpt缺陷快速检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于贪婪稀疏分解的 ECPT(Eddy Current Pulsed Thermography即祸流脉冲热成像）缺陷快速检测方法。
【背景技术】
[0002] 无损检测技术是控制产品质量、保证在役设备安全运行的重要手段。涡流脉冲热 成像（ECPT)将涡流与热成像技术结合，可实现大范围不同深度缺陷的快速检测，近年来在 导体材料无损检测领域得到广泛的应用，成为分析导体材料失效原因的重要依据。
[0003] 目前ECPT对导体材料缺陷的检测和表征还局限人为选择热成像仪记录的帧图用 以识别和定位缺陷，这类处理方式会丢失大量数据信息，并造成缺陷检测定位不准确，甚至 错误判定缺陷数量。
[0004] 同时，目前已有的ECPT缺陷自动分析技术，如2013年11月13日申请人提出了一 种基于主成分分解和独立成分分解的脉冲涡流热成像缺陷自动检测与识别方法（中国发 明专利申请公布号CN103592333A，公布日2014年02月19日），可自动获得多个热模式成 分，但需要通过额外处理识别缺陷的热模式成分，导致了冗余计算并且其在缺陷量化精度 上有待提尚。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于贪婪稀疏分解的脉冲涡流 热成像缺陷快速检测方法，针对测试导体热成像仪所记录的涡流脉冲热成像热图视频进行 直接处理，以实现自动快速分离和准确判定缺陷数量并定位缺陷位置。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明基于贪婪稀疏分解的ECPT (Eddy Current Pulsed Thermography即祸流脉冲热成像）缺陷快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] (1)、通过涡流脉冲热成像无损检测，在含缺陷的导体上获得N帧热图视频，对每 一帧热图片按列依次取值并顺序化排列，向量化每帧热图片，得到每帧热图向量并依次作 为新矩阵的行向量，构架出一个新矩阵；
[0008] (2)、贪婪稀疏分解（Greedy Sparse Separation)新矩阵Y'得到维数为NXP稀 疏成份矩阵S，将矩阵S所有横向量相加得到IXP的行向量，其中：P = NxXNy,队为热图视 频帧的水平像素点个数，Ny为热图视频帧的垂直像素点个数；
[0009] (3)、按热图视频帧尺寸，对IXP的行向量依次取值，并按列依次排列，构成一个 缺陷图像矩阵，用以检测和识别缺陷。
[0010] 本发明的目的是这样实现的
[0011] 本发明基于贪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速检测方法，将含有缺陷导体在ECPT作 用下涡流（电磁热）分布不同的各类区域考虑为具有特定分布特性的盲源区，热成像仪考 虑为混合各盲源区信号的单信道混合信号接收器，建立了单信道盲源混合数学模型。根据 前期ECPT裂纹和裂口研宄结果，发现裂纹和裂口两端会形成温度集中区域（根据焦耳定 律，涡流会在材料内部由电能转化为热能，产生的热正比于涡流密度和电场密度），具有空 间稀疏分布特征，利用本发明所创新的统计信号处理算法即贪婪稀疏分解处理热图视频空 间自动直接分离出缺陷的热模式成分，无需分析其他特定热模式盲源区，实现ECPT缺陷的 自动快速检测及量化。本发明通过结合ECPT无损检测物理原理，构架了单信道盲源分离模 型，结合稀疏分析理论，用于导体材料缺陷自动快速检测，本发明可直接处理ECPT热图视 频，无需人为选择热图或像素特征，避免丢失大量数据信息，同时无需增加额外信号处理方 法，自动并精确快速检测缺陷。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明基于贪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速检测方法流程图；
[0013] 图2是图1中向量化并构架新矩阵的示意图；
[0014] 图3是稀疏盲源分离示意图；
[0015] 图4是缺陷图像矩阵构建以及检测方法对照图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0017] 当导体材料存在缺陷（如裂纹），在ECPT作用下，缺陷位置在电磁感应下的涡流分 布不同。当电涡流行径于缺陷处（比如裂纹），电涡流行径会随之发生变化从而在裂纹附近 形成各类不同电涡流密度分布区。裂纹两端会形成电涡流密度集中区域，而裂纹两旁形成 电涡流密度分散区域。由于焦耳热作用，电涡流密度分布会直接反映为裂纹附近形成各类 温度分布区，例如裂纹两端会形成温度集中区，具有稀疏分布特性，这些现象被热象仪所记 录到热图视频中。
[0018] 图1是本发明基于贪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速检测方法流程图；
[0019] 在本实施例中，如图1所示，本发明基于贪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速检测方法， 包括以下步骤：
[0020] 1、初始化处理
[0021] 首先通过脉冲涡流热成像无损检测，在含缺陷导体上获得热图视频，对每一帧热 图片按列依次取值并顺序化排列，对向量化每帧热图片，然后，将得到的每帧热图向量依次 作为新矩阵的行向量，构架出一个新矩阵。
[0022] 向量化并构架新矩阵的示意图如图2所示，所得ECPT热图视频Y沿时间t轴包含 N帧热图片，如图2 (A)所示；每帧热图片是一个NxXNy的矩阵，如图2 (B)所示，行排含η x = 1，…，Nx个像素，列含ny= 1，…，Ny个像素。将每帧热图片Y(t)，t = 1，. . .，N向量化，即对每 一帧热图片Y⑴按列依次取值并顺序化纵向排列，得到列向量vec [Y⑴]，如图2 (C)所示； 然后转置得到行向量vec[Y(t)]T，如图2(D)所示，vec[Y(t)]T含有n p= 1，"'Ny, "'NxXNy 个像素，T表示转置。
[0023] 将t = 1，...，N帧热图片全部向量化再转置，并将各行向量按时间t = 1，...，N 顺序重新组合即依次作为新矩阵的行向量构架出如图2(E)所示的新矩阵Y':
[0024] Y' = [vec [Y(t = I) ]T;vec [Y(t = 2) ] τ;…；vec [Y(t = N) ] τ]。
[0025] 新矩阵t为N行、P列的矩阵即维度为NXP。
[0026] 2、稀疏盲源分离
[0027] 贪婪稀疏分解分离新矩阵Y'得到维数为NXP稀疏成份矩阵S，将稀疏成份矩阵 S所有横向量相加得到IXP的行向量。
[0028] 已得到的图3(A)所示的新矩阵Y'维数为NXP，P = NxXNy，通过贪婪稀疏分解算 法得到如图3(B)稀疏成份矩阵S维数为NXP，P = NxXNy，Nx为热图视频帧的水平像素点 个数，N y为热图视频帧的垂直像素点个数；即N行P列矩阵，将稀疏成份矩阵S