一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法技术

本发明专利技术提供一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法，具体步骤包括：（1）通过热成像检测装置对试块进行检测，采集试块的热成像信息图，并组成热成像信息图序列；（2）选取具有冲击损伤区域信息量的热成像信息图，选取冲击损伤区域从开始出现到逐渐消失过程的两个以上热成像信息图形成最大热成像信息图序列；（3）对最大的热成像信息图进行预处理，提升图像对比度；（4）对最大的热成像信息图进行后处理；（5）得出试块缺陷区域信息，即试块缺陷区域的冲击损伤面积、损伤长度、损伤宽度、最大损伤直径特征信息。伤直径特征信息。伤直径特征信息。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法


[0001]本专利技术涉及热成像检测
，具体涉及一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法。

技术介绍

[0002]随着碳纤维增强环氧树脂基复合材料制造工艺的提升，碳纤维复合材料的比强度与比模量逐渐增加，在飞机结构中的应用也由非承力结构、次承力结构逐步过渡到承力结构。在20世纪60年代，碳纤维增强环氧树脂基复合材料最先应用在整流罩、舱门等非承力结构部位，到了20世纪末，碳纤维复合材料在垂尾、平尾、进气道等次承力结构部位得到广泛应用，再到现阶段，某些飞机的机身、中央翼盒等主承力结构部位也采用了碳纤维复合材料代替原来的金属材料。
[0003]碳纤维复合材料由于基体采用环氧类热固性树脂，韧性低、脆性大，使得碳纤维复合材料在制造与服役过程中容易产生冲击损伤，造成碳纤维复合材料的剩余强度急剧下降，严重威胁飞机的正常飞行。目前碳纤维复合材料冲击损伤缺陷一般采用超声检测技术和红外热成像技术对其实施无损检测，超声检测需要耦合剂，检测工艺复杂，检测效率低，而红外热成像检测由于检测工艺简单，一次成像面积大，非接触无污染，广泛应用在碳纤维复合材料无损检测项目中。
[0004]飞机碳纤维复合材料红外热成像无损检测技术采用主动式检测，由热激励源给被检对象主动加热，利用红外热像仪检测工件表面的温度变化来识别缺陷信息，而在实际检测过程中，由于受加热不均影响，碳纤维复合材料冲击损伤红外热图常出现信噪比不高、缺陷轮廓难识别，缺陷定量不准等问题。
[0005]如在中国申请号为CN202110357421.X；公布日为2021.06.18的专利文件公开了一种碳纤维层压板红外热成像缺陷尺寸检测方法，其包括以下步骤：S1、制作模拟缺陷试块；S2、对检测工件进行清洁；S3、调整和设置红外热成像检测系统；S4、选择缺陷最优图像进行保存；S5、确定缺陷的轮廓像素个数；S6、得到修正系数与深度的关系曲线；S7、确定待测件缺陷的轮廓像素个数；S8、基于对数二阶微分峰值法得到待测件的缺陷深度；S9、根据拟合的关系曲线读取修正系数；S10、计算得到待测件的缺陷尺寸。该专利技术采用与实际产品材料相同的基础材料制作缺陷模拟试块，保证了缺陷尺寸定量过程的一致性；本专利技术通过对不同深度缺陷的基准标定，降低了由于横向热扩散对尺寸定量的影响，极大地提高了缺陷定量的精度。
[0006]该文献的检测方法，其只是对检测工件进行红外热成像检测后，根据特征图像选择缺陷最优图像来进行缺陷尺寸的检测，而最优图像选择的原理是，通过区分缺陷区域与完好区域的温度差异来识别缺陷区域，选择缺陷最优显示时刻时采集到的图像，在现有针对复合材料宫外热图信噪比不高，缺陷特征提取不准确的问题，目前主要采用对比度增强与滤波处理、阈值分割、区域增长、主成分分析等单帧热图的图像处理方法，所有这些研究都是通过主观肉眼分辨出复合材料冲击损伤热图序列中的最优热图，并没有提出如何在整
个热图序列中选取一帧量化性能指标的最优热图，这样，容易降低对复合材料冲击损伤缺陷信息特征提取准确率。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法；通过本专利技术的方法，可以解决在检测过程中，复合材料由于受加热不均影响而出现缺陷轮廓难识别，缺陷定量不准等问题，能够有效提高复合材料冲击损伤缺陷信息特征提取的准确率。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法，具体步骤包括：（1）通过热成像检测装置对试块进行检测，预设采集频率，按照预设采集频率采集试块的热成像信息图，并组成热成像信息图序列。
[0009]（2）选取具有冲击损伤区域信息量的热成像信息图，选取冲击损伤区域从开始出现到逐渐消失过程的两个以上热成像信息图形成最大热成像信息图序列，然后获取最大热成像信息图序列温差并形成温差时间历程曲线，根据温差时间历程曲线生成温差时间历程曲线最大梯度值，根据最大梯度值对应的帧数的热图为最大的热成像信息图。
[0010]（3）对最大的热成像信息图进行预处理，提升图像对比度。
[0011]（4）对最大的热成像信息图进行后处理。
[0012]（5）得出试块缺陷区域信息，即试块缺陷区域的冲击损伤面积、损伤长度、损伤宽度、最大损伤直径特征信息。
[0013]上述方法，通过热成像检测装置对复合材料试块冲击损伤情况进行检测，并选取两个以上热成像信息图形成最大热成像信息图序列，根据试块上有冲击损伤区域的温差
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时间历程曲线，并根据温差时间历程曲线确定其中最大梯度值对应的帧数从而确定为最大热成像信息图，然后对最大热成像信息图进行图像处理后，提取对应的损伤参数，由于其是根据形成的温差时间历程曲线形成最大梯度值确定的最大热成像信息图，从而使得最大热成像信息图是实际受到损坏的区域，然后通过对图像进行处理然后提取对应的参数，从而能确保如何提取复合材料冲击损伤特征的单针最优热图提出了量化指标，可以有效提高复合材料冲击损伤缺陷信息特征提取的准确性。
[0014]进一步的，步骤（1）具体包括通过卤素灯发射热激励源照射试块3S
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5S，采集频率为5
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15Hz，共采集900
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1100帧热成像信息图。
[0015]进一步的，步骤（2）具体包括选择能够完整显示冲击损伤区域从出现到逐渐消失过程两个以上的热成像信息图帧数。以上方法能使得选择的热成像信息图帧数能够完整显示冲击损伤区域的整个过程，使得提取方法更加准确。
[0016]进一步的，步骤（3）具体包括：（3.1）对最大的热成像信息图进行灰度变换。
[0017]（3.2）采用直方图均衡化处理方式对最大的热成像信息图进行图像预处理，提升图像对比度。
[0018]（3.3）对直方图均衡化后的图像采用高通滤波处理。
[0019]以上方法，通过进行灰度变化之后进行滤波处理，使得热成像信息图能较小噪声影响，确保提取特征值的准确性。
[0020]进一步的，步骤（4.2）具体包括：通过钝化掩蔽对缺陷区域边缘进行处理。
[0021]所述钝化掩蔽具体步骤包括：（4.21）模糊缺陷区域图像得到模糊后的区域图像。
[0022]（4.22）从原区域图像中减去模糊后的区域图像。
[0023]（4.23）取原区域图像与模糊后的区域图像相加为模板。
[0024]（4.24）将模板与原区域图像相加；得出钝化掩蔽后的区域图像。
[0025]以上方法，通过钝化掩蔽处理对缺陷区域边缘进行处理，进一步提升图像的准确性。
[0026]进一步的，步骤（1）具体包括通过卤素灯发射热激励源照射试块4S，采集频率为10Hz，共采集1000帧热成像信息图。
[0027]以上方法，通过采用该参数，能使得形成的热成像信息图的帧数最多。
[0028]进一步的，步骤（2）具体包括若在预设的采集频率内没有冲击损伤区域信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法，其特征在于：具体步骤包括：（1）通过热成像检测装置对试块进行检测，预设采集频率，按照预设采集频率采集试块的热成像信息图，并组成热成像信息图序列；（2）选取具有冲击损伤区域信息量的热成像信息图，选取冲击损伤区域从开始出现到逐渐消失过程的两个以上热成像信息图形成最大热成像信息图序列，然后获取最大热成像信息图序列温差并形成然后获取最大热成像信息图序列温差并形成温差时间历程曲线，根据温差时间历程曲线生成温差时间历程曲线最大梯度值，根据最大梯度值对应的帧数的热图为最大的热成像信息图；（3）对最大的热成像信息图进行预处理，提升图像对比度；（4）对最大的热成像信息图进行后处理；（5）得出试块缺陷区域信息，即试块缺陷区域的冲击损伤面积、损伤长度、损伤宽度、最大损伤直径特征信息。2.根据权利要求1所述的一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法，其特征在于：步骤（1）具体包括通过卤素灯发射热激励源照射试块3S
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5S，采集频率为5
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15Hz，共采集900
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1100帧热成像信息图。3.根据权利要求2所述的一种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法，其特征在于：步骤（2）具体包括选择能够完整显示冲击损伤区域从出现到逐渐消失过程两个以上的热成像信息图帧数。4.根据权利要求1所述的种复合材料冲击损伤红外热成像检测特征提取方法，其特征在于：步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊娟，喻星星，曹艳，王也君，
申请(专利权)人：长沙航空职业技术学院，
类型：发明
国别省市：