S3、將待檢測試件的法向量矩陣與健康試件的法向量矩陣進行相似性分析，從而 識別待檢測試件中的缺陷。
[0035] 本發(fā)明的一個較佳實施例中，如圖2所示，基于三維溫度曲面相似性分析的渦流 熱成像缺陷識別方法具體包括如下步驟：
[0036] 第一步，利用渦流對被檢測試件加熱。此步驟不是本發(fā)明的關鍵內容，加熱時的線 圈樣式、電流頻率以及其他參數均與現有的常規(guī)渦流加熱方法相同。
[0037] 第二步，利用紅外熱像儀觀測并記錄試件表面的溫度信息，獲取試件表面的熱像 圖。紅外熱像儀的觀測面可以是試件的加熱表面（即渦流熱成像檢測領域的"反射法"）， 也可以是試件加熱表面的背面（即渦流熱成像檢測領域的"穿透法"）。紅外熱像儀以一定 的時間間隔記錄試件表面的溫度信息，每一時刻獲取的熱像圖稱為一幀。
[0038] 第三步，根據紅外熱像儀獲得的熱像圖，將一幀熱像圖中所有像素點的溫度數據 擬合為三維溫度曲面。此步驟是本發(fā)明的關鍵內容之一，故詳細闡釋如下：
[0039] (1)如圖二所示，以熱像圖的某一角點為坐標原點，以其長度與寬度方向為二維 xy坐標軸，以溫度為第三維z坐標軸，建立三維坐標系；
[0040] (2)熱像圖長度與寬度方向的像素分布為mxn。將長度方向的像素依次標記為 xn x2......Xi......x^，時也表示長度方向第i個像素點中心的X坐標；將寬度方向的像 素依次標記為yi、y2……yj……yn，yj同時也表示寬度方向第j個像素點中心的y坐標；
[0041](3)按照上述的標記方法，可以在xy平面得到m x n個點（XpyP，每一個點對應的 溫度為Zij，相應地可以在xyz三維空間得到mxn個點（XpypZij);(其中i= 1，2,......，mj =1，2,......，n)
[0042] (4)上述得到的m x n個點在空間中是離散的，可利用計算機軟件，在 保證精度的前提下，根據這些離散點進行插值，擬合出三維溫度曲面S。
[0043] 第四步，求出三維溫度曲面S的法向量矩陣。在三維溫度曲面S上，每一點（ Xi，yj， zj都有其對應的法向量，記為f (其中i = 1，2,……，m j = 1，2,……，n)，則m x n個 像素中心點對應的法向量可以組成一個m行n列的矩陣，定義為三維溫度曲面S的法向量 矩陣，記作：
[0044]
【主權項】
1. 一種基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法，其特征在于，包括 以下步驟： 利用渦流加熱待檢測試件，并用紅外熱像儀記錄待測試件表面的溫度變化，獲得其不 同時刻的熱像圖； 根據熱像圖的信息建立起待測試件的三維溫度曲面，然后計算三維溫度曲面上各點的 法向量，構成法向量矩陣； 將待檢測試件的法向量矩陣與健康試件的法向量矩陣進行相似性分析，從而識別待檢 測試件中的缺陷。
2. 根據權利要求1所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：三維溫度曲面的坐標系，是以熱像圖角點為原點、以熱像圖長度與寬度方向為 xy軸、以溫度為z軸建立的。
3. 根據權利要求1所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：三維溫度曲面，是在已知坐標的各離散像素點的基礎上，通過計算機軟件進行 插值、擬合得到的。
4. 根據權利要求1所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：三維溫度曲面上各點的法向量，指的是各像素中心點的法向量。
5. 根據權利要求1所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：進行兩個三維溫度曲面的相似性分析時，在法向量矩陣的基礎上，定義兩曲面 的夾角矩陣。
6. 根據權利要求5所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：進行兩個三維溫度曲面的相似性分析時，在夾角矩陣的基礎上，定義兩曲面的 判別矩陣，通過對判別矩陣的分析，獲得待測試件中缺陷的位置信息。
7. 根據權利要求6所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：進行兩個三維溫度曲面的相似性分析時，利用兩曲面的判別矩陣定義曲面相 似性系數，根據相似性系數識別待測試件中是否含有缺陷。
8. 根據權利要求7所述的基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法， 其特征在于：通過分析待檢測試件與健康試件的三維溫度曲面相似性系數隨時間的變化規(guī) 律，獲得待測試件中缺陷的深度信息。
9. 一種基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別系統(tǒng)，其特征在于，包 括： 熱像圖獲取模塊，用于利用渦流加熱待檢測試件，并用紅外熱像儀記錄待測試件表面 的溫度變化，獲得其不同時刻的熱像圖； 法向量矩陣計算模塊，用于根據熱像圖的信息建立起待測試件的三維溫度曲面，然后 計算三維溫度曲面上各點的法向量，構成法向量矩陣； 相似性分析模塊，用于將待檢測試件的法向量矩陣與健康試件的法向量矩陣進行相似 性分析，從而識別待檢測試件中的缺陷。
10. 根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相似性分析模塊具體用于：在進行 兩個三維溫度曲面的相似性分析時，在法向量矩陣的基礎上，定義兩曲面的夾角矩陣，并在 夾角矩陣的基礎上，定義兩曲面的判別矩陣，通過對判別矩陣的分析，獲得待測試件中缺陷 的位置信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于三維溫度曲面相似性分析的渦流熱成像缺陷識別方法，其中方法包括待測試件的渦流加熱、試件表面熱像圖的獲取、三維溫度曲面的建立、求曲面的法向量矩陣、求曲面的夾角矩陣與判別矩陣、曲面的相似性分析、待測試件的缺陷識別等內容。本發(fā)明提出了三維溫度曲面的概念，將其引入到渦流熱成像檢測領域，并采用矩陣這一數學方法作為分析工具，能比較方便地實現計算機自動識別缺陷，擺脫對人工篩選熱像圖的依賴，減輕操作人員的工作強度，提高檢測的效率。
【IPC分類】G01N25-72
【公開號】CN104698036
【申請?zhí)枴緾N201510152978
【發(fā)明人】劉志平, 柯亮, 劉興樂
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年4月1日