不锈钢焊缝缺陷脉冲涡流热成像检测的图像处理算法研究

摘要

不锈钢焊缝的质量是核反应堆安全运行以及核燃料顺利安全运输的保障。为了更好的确保不锈钢焊缝的质量，保障核电安全，急需一种更有效、便于现场检测的无损检测技术。脉冲涡流热成像检测技术是近年来新兴的一种快速无损检测方法。该技术检测效率高、单次检测面积大，而且其检测结果是图像形式，更为直观。采用该技术检测不锈钢焊缝缺陷，热图像处理算法尤为重要。
　　本文采用脉冲涡流热成像检测技术，对不锈钢焊缝缺陷热图像处理方法进行了研究。本文主要针对采集的热图像序列提出了图像预处理、缺陷特征提取及增强的相关热图像处理方法，并重点对基于独立成分分析增强缺陷特征的融合方法进行了研究。主要的研究内容有以下几个方面：
　　（1）首先研究了脉冲涡流热成像技术的基本检测原理，并通过实验仿真分析了不锈钢焊缝及不同深度表面和亚表面缺陷对应的热信号特征，为后续热图像处理方法的研究提供了理论基础。讨论了影响该技术检测结果的相关因素，根据实际情况搭建了脉冲涡流热成像检测的试验平台。
　　（2）其次为了提高缺陷检测效果，减少不必要的干扰，本文对热图像预处理方法进行了讨论研究。从空域和时域两个方面讨论了热图像序列的去噪方法，并研究了关于抑制被测件表面不均匀发射率的二次热平衡法及归一化法，实现了去噪及发射率不均的抑制。
　　（3）然后对于经过预处理后的热图像采用独立成分分析的方法提取不锈钢焊缝缺陷信息，给出了通过峰态系数自动识别缺陷的方法及准则。最后基于独立成分，重点研究了增强不锈钢焊缝缺陷特征的融合算法。本文提出了基于独立成分的小波融合、Contourlet融合及模糊融合三种增强缺陷特征的方法。对于本文采用的两个表面缺陷及两个亚表面缺陷，小波融合更适用于表面缺陷的特征增强，Contourlet融合更适用于两个亚表面缺陷，而模糊融合对于这四个试件均起到了特征增强的效果，应用范围更广，通用性更强。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要内容和章节安排

第二章 不锈钢焊缝缺陷脉冲涡流热成像检测技术

2.1 脉冲涡流热成像的基本检测原理

2.2 不锈钢焊缝热响应信号特征

2.3 不锈钢焊缝缺陷的热响应信号特征

2.4 脉冲涡流热成像检测平台

2.5 不锈钢焊缝试件

2.6 本章小结

第三章 热图像序列预处理

3.1 热图像序列的去噪

3.2 不锈钢焊缝表面热发射率不均影响的抑制

3.3 本章小节

第四章 基于独立成分分析的缺陷特征提取及增强算法

4.1 ICA提取不锈钢焊缝缺陷特征

4.2 基于ICA的小波融合算法增强缺陷特征

4.3 基于ICA的Contourlet融合算法增强缺陷特征

4.4 基于ICA的模糊融合算法增强缺陷特征

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果