一種基于貪婪稀疏分解的ecpt缺陷快速檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于貪婪稀疏分解的 ECPT(Eddy Current Pulsed Thermography即禍流脈沖熱成像）缺陷快速檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無損檢測技術(shù)是控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證在役設(shè)備安全運行的重要手段。渦流脈沖熱 成像（ECPT)將渦流與熱成像技術(shù)結(jié)合，可實現(xiàn)大范圍不同深度缺陷的快速檢測，近年來在 導體材料無損檢測領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，成為分析導體材料失效原因的重要依據(jù)。
[0003] 目前ECPT對導體材料缺陷的檢測和表征還局限人為選擇熱成像儀記錄的幀圖用 以識別和定位缺陷，這類處理方式會丟失大量數(shù)據(jù)信息，并造成缺陷檢測定位不準確，甚至 錯誤判定缺陷數(shù)量。
[0004] 同時，目前已有的ECPT缺陷自動分析技術(shù)，如2013年11月13日申請人提出了一 種基于主成分分解和獨立成分分解的脈沖渦流熱成像缺陷自動檢測與識別方法（中國發(fā) 明專利申請公布號CN103592333A，公布日2014年02月19日），可自動獲得多個熱模式成 分，但需要通過額外處理識別缺陷的熱模式成分，導致了冗余計算并且其在缺陷量化精度 上有待提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于貪婪稀疏分解的脈沖渦流 熱成像缺陷快速檢測方法，針對測試導體熱成像儀所記錄的渦流脈沖熱成像熱圖視頻進行 直接處理，以實現(xiàn)自動快速分離和準確判定缺陷數(shù)量并定位缺陷位置。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于貪婪稀疏分解的ECPT (Eddy Current Pulsed Thermography即禍流脈沖熱成像）缺陷快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] (1)、通過渦流脈沖熱成像無損檢測，在含缺陷的導體上獲得N幀熱圖視頻，對每 一幀熱圖片按列依次取值并順序化排列，向量化每幀熱圖片，得到每幀熱圖向量并依次作 為新矩陣的行向量，構(gòu)架出一個新矩陣；
[0008] (2)、貪婪稀疏分解（Greedy Sparse Separation)新矩陣Y'得到維數(shù)為NXP稀 疏成份矩陣S，將矩陣S所有橫向量相加得到IXP的行向量，其中：P = NxXNy,隊為熱圖視 頻幀的水平像素點個數(shù)，Ny為熱圖視頻幀的垂直像素點個數(shù)；
[0009] (3)、按熱圖視頻幀尺寸，對IXP的行向量依次取值，并按列依次排列，構(gòu)成一個 缺陷圖像矩陣，用以檢測和識別缺陷。
[0010] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
[0011] 本發(fā)明基于貪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速檢測方法，將含有缺陷導體在ECPT作 用下渦流（電磁熱）分布不同的各類區(qū)域考慮為具有特定分布特性的盲源區(qū)，熱成像儀考 慮為混合各盲源區(qū)信號的單信道混合信號接收器，建立了單信道盲源混合數(shù)學模型。根據(jù) 前期ECPT裂紋和裂口研宄結(jié)果，發(fā)現(xiàn)裂紋和裂口兩端會形成溫度集中區(qū)域（根據(jù)焦耳定 律，渦流會在材料內(nèi)部由電能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生的熱正比于渦流密度和電場密度），具有空 間稀疏分布特征，利用本發(fā)明所創(chuàng)新的統(tǒng)計信號處理算法即貪婪稀疏分解處理熱圖視頻空 間自動直接分離出缺陷的熱模式成分，無需分析其他特定熱模式盲源區(qū)，實現(xiàn)ECPT缺陷的 自動快速檢測及量化。本發(fā)明通過結(jié)合ECPT無損檢測物理原理，構(gòu)架了單信道盲源分離模 型，結(jié)合稀疏分析理論，用于導體材料缺陷自動快速檢測，本發(fā)明可直接處理ECPT熱圖視 頻，無需人為選擇熱圖或像素特征，避免丟失大量數(shù)據(jù)信息，同時無需增加額外信號處理方 法，自動并精確快速檢測缺陷。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明基于貪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速檢測方法流程圖；
[0013] 圖2是圖1中向量化并構(gòu)架新矩陣的示意圖；
[0014] 圖3是稀疏盲源分離示意圖；
[0015] 圖4是缺陷圖像矩陣構(gòu)建以及檢測方法對照圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0017] 當導體材料存在缺陷（如裂紋），在ECPT作用下，缺陷位置在電磁感應(yīng)下的渦流分 布不同。當電渦流行徑于缺陷處（比如裂紋），電渦流行徑會隨之發(fā)生變化從而在裂紋附近 形成各類不同電渦流密度分布區(qū)。裂紋兩端會形成電渦流密度集中區(qū)域，而裂紋兩旁形成 電渦流密度分散區(qū)域。由于焦耳熱作用，電渦流密度分布會直接反映為裂紋附近形成各類 溫度分布區(qū)，例如裂紋兩端會形成溫度集中區(qū)，具有稀疏分布特性，這些現(xiàn)象被熱象儀所記 錄到熱圖視頻中。
[0018] 圖1是本發(fā)明基于貪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速檢測方法流程圖；
[0019] 在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明基于貪婪稀疏分解的ECPT缺陷快速檢測方法， 包括以下步驟：
[0020] 1、初始化處理
[0021] 首先通過脈沖渦流熱成像無損檢測，在含缺陷導體上獲得熱圖視頻，對每一幀熱 圖片按列依次取值并順序化排列，對向量化每幀熱圖片，然后，將得到的每幀熱圖向量依次 作為新矩陣的行向量，構(gòu)架出一個新矩陣。
[0022] 向量化并構(gòu)架新矩陣的示意圖如圖2所示，所得ECPT熱圖視頻Y沿時間t軸包含 N幀熱圖片，如圖2 (A)所示；每幀熱圖片是一個NxXNy的矩陣，如圖2 (B)所示，行排含η x = 1，…，Nx個像素，列含ny= 1，…，Ny個像素。將每幀熱圖片Y(t)，t = 1，. . .，N向量化，即對每 一幀熱圖片Y⑴按列依次取值并順序化縱向排列，得到列向量vec [Y⑴]，如圖2 (C)所示； 然后轉(zhuǎn)置得到行向量vec[Y(t)]T，如圖2(D)所示，vec[Y(t)]T含有n p= 1，"'Ny, "'NxXNy 個像素，T表示轉(zhuǎn)置。
[0023] 將t = 1，...，N幀熱圖片全部向量化再轉(zhuǎn)置，并將各行向量按時間t = 1，...，N 順序重新組合即依次作為新矩陣的行向量構(gòu)架出如圖2(E)所示的新矩陣Y':
[0024] Y' = [vec [Y(t = I) ]T;vec [Y(t = 2) ] τ;…；vec [Y(t = N) ] τ]。
[0025] 新矩陣t為N行、P列的矩陣即維度為NXP。
[0026] 2、稀疏盲源分離
[0027] 貪婪稀疏分解分離新矩陣Y'得到維數(shù)為NXP稀疏成份矩陣S，將稀疏成份矩陣 S所有橫向量相加得到IXP的行向量。
[0028] 已得到的圖3(A)所示的新矩陣Y'維數(shù)為NXP，P = NxXNy，通過貪婪稀疏分解算 法得到如圖3(B)稀疏成份矩陣S維數(shù)為NXP，P = NxXNy，Nx為熱圖視頻幀的水平像素點 個數(shù)，N y為熱圖視頻幀的垂直像素點個數(shù)；即N行P列矩陣，將稀疏成份矩陣S