基于多项式拟合的脉冲红夕卜热像无损检测数据处理方法

为了提高红外热像无损检测(TNDT)中图像的缺陷对比度,从而提高TNDT的缺陷探测能力,研究了基于多项式拟合的脉冲TNDT数据处理方法.文中介绍了多项式拟合法的基本原理:用该方法对试验中采集的红外热像序列进行了处理;以信噪比为评价指标对处理效果进行了定量评定.结果表明,多项式拟合法不仅消除了脉冲TNDT中的加热不均效应,而且使图像的缺陷对比度得到了不同程度的提高,使图像的质量得到了较大改善.因此多项式拟合法是一种有效的脉冲TNDT数据处理方法.     

基于小波的振动热像检测缺陷特征增强

振动红外热像检测中直接获取的原始热像往往信噪比比较低,对比度较差。为了抑制各种噪声的不良影响,提高振动红外热像的缺陷检测能力,运用小波分析法对V形铝合金结构裂纹振动红外热像检测的热像序列进行处理并重建。结果表明:通过小波分析图像增强得到的重建图像可有效地进行缺陷识别,提高了原始热像的缺陷信噪比,增强了对比度,从而提高了振动红外热像的缺陷检测能力。     

飞机铝板腐蚀的热无损检测及数据处理方法

用红外热像无损检测技术对飞机铝合金板背面的腐蚀进行无损评估,分析试验系统的腐蚀探测能力,检验理论分析和一些数据处理方法的有效性.检测对象包括参考试件和存在自然腐蚀的真实飞机结构件.在检测参考试件上的以机制底孔加化学腐蚀处理而制作的替代腐蚀缺陷时,时间域傅里叶变换法可获得最高的信噪比(SNR),在1.8 mm铝板上直径大于10 mm的各个缺陷区,腐蚀探测极限的估计值约为10%.对带有自然腐蚀的飞机铝合金件的检测表明,原始热像或简单处理算法,如时间平均,就能提供很高的SNR值.而一些先进处理算法,如脉冲相位法(PPT)、主分量分析(PCA)、多项式拟合和相关分析,在检测飞机铝板的自然腐蚀时其有效性值得怀疑.用三维传热数值计算对飞机铝试件的热无损检测进行了理论分析,所得到的理论温度分布及其变化过程与实测值相近.对一维腐蚀表征方法在航空铝板检测中的有效性进行了检验,证明该方法是有效的.     

基于超声红外热成像的缺陷检测与定位研究

超声红外热成像以超声作为激励源,能够用于检测多种工件,但是由于热传导效应及空气的散射,检测结果中缺陷边缘较为模糊,成像对比度不高,并且会有温度分布不均引起的"散斑噪声"。为解决以上问题,提出了一种对超声红外热成像结果进行缺陷检测和定位的方法,使用限制对比度自适应直方图均衡(contrast limited adaptive histogram equalization,简称CLAHE)方法对图像进行对比度增强,用巴特沃斯滤波器进行降噪,根据图像的局部方差特征判断是否有缺陷,并通过形态学处理对缺陷中心进行定位。实验表明,根据局部方差可以对图像进行有效判断,经过形态学处理之后能够准确定位。该研究为通过超声红外热成像实现缺陷检测及定位提供了一种便捷有效的方法。     

基于红外热波技术的起重机械金属气孔缺陷识别

起重机械金属材料常见的气孔缺陷识别是脉冲式红外热波检测技术的研究新方向。介绍了脉冲式红外热波检测技术原理,利用ANSYS Workbench对高能脉冲闪光灯热激励下金属板材试件内部热流传递过程进行了仿真分析,并搭建了红外热波无损检测系统;对采集的图像在OpenCV环境下实现了缺陷轮廓特征提取,分别对图像进行灰度转化、高斯滤波、图像二值化得到黑白位图,最终提取出热图像中的缺陷特征。通过仿真分析与试验证明,该方法可应用在起重机械金属材料的无损检测领域。     

HSI色彩空间下的低照度遥感图像增强

为了提高低照度遥感图像的可视性,提出了利用改进的多尺度Retinex算法与局部对比度自适应调整相结合的方法来改善图像质量。首先,把原始图像变换到HSI色彩空间,有效分离H、S、I分量;然后,然后在保持色调分量H不变的前提下,对亮度分量I利用改进的多尺度Retinex算法进行处理,对整幅图像进行亮度和对比度的初步调整,通过使用Sigmoid函数替换多尺度Retinex算法中的对数函数来减少数据丢失;为了使局部细节信息得到更好的改善,在利用改进的多尺度Retinex算法处理后进行自适应局部对比度增强,提高图像局部对比度;对饱和度分量S采用分段线性增强的方法进行处理;最后,将处理后的图像变换回到RGB空间。实验结果表明:图像信息熵由5.79提高至6.65;图像感兴趣区域的局部对比度由0.695提高至0.701,图像质量以及利用价值得到了提升。     

基于HRIS图像数据特征的畸变像元相关校正

说明了HRIS相邻光谱通道图像数据具有高度的相关性,提出了基于这种特性和数据插值的畸变像元相关校正方法,该方法分为两个步骤,第一步,利用图像相关性对图像中的畸变像元进行检测,目的在于减小图像数据的变化,减少运算时间;第二步,通过曲面拟合方法,对检测出的畸变像元强度进行校正。实验表明该校正方法,具有很好的效果,并应用到了实际的HRIS数据处理中。     

复合材料缺陷的脉冲热成像有限元模拟研究

针对脉冲红外热成像对复合材料的无损检测能力问题,利用有限元数值分析法模拟了脉冲加热红外成像无损检测过程。建立了"在复合材料上表面施加不同的热流边界条件",而在其下表面施加自然对流换热边界条件的有限元模型,研究了不同复合材料内部缺陷对材料表面温度分布产生的差别,具体研究了脉冲形状、脉冲加热时间、缺陷类型等因素对含有平底孔缺陷复合材料表面温差变化和对比度变化的影响。研究结果表明,缺陷深度越浅且越大,表面温差和对比度会越大;而热流量越大,表面温差越大,但对比度不变。该有限元模拟为研究脉冲加热红外热成像的复合材料缺陷检测提供了数值模型。     

超声锁相热像技术检测接触界面类型缺陷

为了提高超声锁相热像技术(ULT)的检测效率并获得最佳检测结果,对超声波调制、热图序列处理和检测参数选择进行了研究。阐述了超声锁相热像技术的检测原理并进行了理论分析,建立了ULT的检测系统。采用方波调制的超声波激励试件,用红外热像仪记录试件表面热图,并用瞬态处理方法对热图进行锁相处理得到相位图和幅值图实现对缺陷的检测。用该方法检测了钢板表面及近表面的微裂纹(微米级)和铝合金板内不同深度缺陷等接触界面类型缺陷。结果表明,检测A3钢板材料表面(近表面)裂纹时,调制频率可选择0.5Hz,接触压力约0.25kN,激励头与微裂纹的距离对检测结果几乎无影响,激励位置可根据试件结构而确定;由于降低调制频率可提高缺陷的检测深度,检测铝合金材料时,调制频率≤0.3Hz能够探测到4mm深度的缺陷;另外,该方法能够准确检测蜂窝夹层结构的脱粘缺陷。研究表明,研制的检测系统数秒内即可完成对接触界面类型缺陷的准确检测。     

应用像差理论评估镜面热变形对成像的影响

通过多项式拟合法计算由于热变形导致的面形改变量,来修正镜面面形系数;然后应用平面对称光学系统的像差理论,计算它对成像的影响.和以往方法不同的是它通过像差形式解析表达,并能得到光线在像面上的点列图分布.如果热变形导致的镜面改变量分布比较复杂,很难用单个面形精确地拟合,建议进行分区拟合以减小拟合误差.最后,通过一个实例,用...     

三层复合结构热无损检测的建模与有限元仿真

论述三层复合结构板热无损检测(TNDT)的建模和基于有限元法的计算机仿真。在柱坐标系下建立三层复合结构板TNDT的数学模型;讨论用有限元法求解轴对称结构的瞬态热传导问题。利用有限元分析软件ANSYS模拟了热无损检测信息参数随缺陷大小和深度的变化,深入地分析缺陷参数(如大小和深度)与信息参数(如最大温差和最大对比度)的基本关系。结果显示,在缺陷深度一定时,最大温差与缺陷半径成正比,最大对比度与缺陷半径成正斜率的线性关系;而在缺陷半径一定时,最大温差和最大对比度与缺陷深度分别成一定的非线性函数关系。其研究结果为制定飞机上铝胶接结构板的热无损检测方案提供了有益的参考。     

一种基于网格的图像测量系统高精度标定方法

提出一种图像测量系统高精度标定方法,设计一种网格靶标,给出了图像分块处理和平行直线拟合方法的靶标特征点提取方法,并采用了一种基于靶标的摄像机位置调整方法。采用两步法对图像测量系统进行标定,首先进行线性标定,然后进行多项式拟合畸变校正。实验结果表明畸变校正后标定精度达到0.18像素,具有较高标定精度。     

大口径长条形反射镜组件自重变形的仿真与试验

研究了空间光学遥感器的大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化,实验验证和定量分析了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法得到的仿真分析结果的精度。介绍了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法的基本原理,分别用这两种算法对大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化进行了仿真分析。根据误差合成原理,提出了依据翻转前后两个状态的面形检测结果计算镜面面形变化的方法;针对离轴反射镜在面形检测过程中存在离轴量与镜面像散互相补偿的现象,求解了离轴量变化量与镜面像散的关系。试验结果显示:Zernike多项式拟合法的计算精度为74.2%,而球面方程拟合法的计算精度为12.6%;对仿真分析结果的误差评价表明,采用有限元法得到的仿真分析结果的理论精度值为10%左右,与球面方程拟合方法的计算精度12.6%基本吻合。研究表明,由于Zernike多项式拟合法自身的局限性,不适合对长条形反射镜面形变化进行拟合,而球面方程拟合法的计算精度能够满足工程要求。     

测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的曲线拟合算法

提出了基于曲线拟合的光纤透镜聚焦常数的测试方法,用于超小自聚焦光纤探头研制过程中聚焦常数的直接测试。基于自聚焦光纤透镜模型及其折射率分布特征,研究了测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的二次多项式拟合和线性化拟合算法。论述了聚焦常数对超小自聚焦光纤探针传光性能的影响。利用光纤端面折射率测试仪测试自聚焦光纤的折射率分布轮廓曲线,根据二次多项式拟合和线性化拟合算法分别求得聚焦常数和中心折射率。实验结果显示,利用二次多项式拟合算法和线性拟合算法求出的聚焦常数分别为5.587mm-1和5.513mm-1,与厂家的标称值5.5mm-1基本吻合,表明曲线拟合算法适用于对自聚焦光纤透镜聚焦常数的测量与分析。     

直流电源激励下的电路高分辨力应变信号处理

针对应变信号测量中存在的噪声与直流漂移问题,在研究应变信号漂移特性的基础上,提出了一种适用的直流漂移消除方法,即根据信号的局部极值点进行分段,而后对各段进行多项式拟合;对漂移消除后的信号采用一维双边滤波进行降噪处理,提出了双边滤波最优参数的选择方法,并以信噪比为指标对双边滤波的降噪性能进行了评估。利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据为微创外科手术机器人力传感器的应变信号。实验结果表明,经改进的分段多项式拟合方法有效去除了直流漂移;双边滤波方法不仅适用于信号的动态滤波,也保证了良好的滤波效果;使用本文提出的应变信号处理方法后,力传感器的分辨力优于2 g。     

DISCRETE WAVELET TRANSFORM FOR DENOISING RAMAN SPECTRA OF HUMAN SKIN TISSUES USED IN A DISCRIMINANT DIAGNOSTIC ALGORITHM

In this work, we applied the discrete wavelet transform (DWT) method as a denoising tool for dispersive Raman spectra of skin samples, and we compared the results obtained with the low-order polynomial fitting in a discriminating model based on principal components analysis (PCA). We used a set of 50 Raman spectra of skin tissue fragments diagnosed as normal (N) (25 spectra) and basocellular cell carcinoma (BCC) (25 spectra). A denoising procedure using DWT and its inverse was employed, and the resulting spectra were compared to denoising using low-order polynomial fitting and adjacent averaging smoothing. The tissue spectral profile showed changes in the intensity of bands below 1400 cm^?1 for DWT compared to the denoising by polynomial and smoothing. By applying PCA and Mahalanobis distance in both groups processed, we verified that the filtering method does not alter significantly the discrimination of N and BCC tissues. However, the DWT denoising presented an interesting result, which showed the main components after decomposition of the Raman signal used in the reconstruction.     

基于张弛振荡器和最小二乘法的量化方法

用软件设计替代部分硬件设计,降低硬件系统复杂度,提高系统性价比。设计了一款简化张弛振荡器,对电路系统进行理论分析和实际测试。采用最小二乘法对测试数据进行拟合。对拟合结果进行对比分析。采用分段拟合方法,有效降低了拟合多项式的幂次数和拟合误差,提高了数据拟合度,优化了基于简化张弛振荡器的量化数学模型。在温度检测系统中得到应用,系统运行稳定,误差小于0.1℃.     

Enhancing Weak Defect Features Using Undecimated and Adaptive Wavelet Transform for Estimation of Roller Defect Size in a Bearing

Defects in bearings affect the vibration level, resulting in and increase in temperature and decomposition of lubricant. Estimation of roller defect size is a complex task because it revolves as well as rotates during the motion. Signals from a defective roller of a bearing are superimposed by the signal from races, cage, and background noise. In this communication, a signal processing scheme is proposed that makes the signal suitable for estimating the size of the defect in the rolling element of a tapered roller bearing. To achieve this, in the first stage of processing, shift-invariant soft thresholding is applied to denoise the signal. It suppresses the noise without affecting defect-related features. Further, in the second stage of processing, continuous wavelet transform (CWT) using adaptive wavelet is applied. The adaptive wavelet is designed from the impulse extracted from the signal using the least squares fitting method. It results in higher coefficients in the region of impulse produced due to the defect. Finally, time marginal integration (TMI) of CWT coefficients is carried out for estimation of defect width. A study was performed for six different cases in which the size of the defect and orientation varies. Results of measurements of roller defect widths estimated using the proposed scheme were compared with defect widths calculated using image examination. For the nonoverlapping signature of defects (such as defects at 0° and 90° orientations), the maximum deviation in the width measurement using the proposed scheme is 6.52%. The error may increase when signature of two defects are overlapped.     

应用在拼接镜面中的电容位移传感器的结构性误差分析及校正

分析了子镜运动和电容传感器极板运动之间的理论关系并探讨了电容位移传感器读数的"结构性"误差的处理方法。基于电容位移传感器的工作原理,对极板为圆形的电容位移传感器提出了采用以位移的测量值和子镜转角为自变量的多项式拟合的校正方法。计算表明该误差处理和校正方法是简洁可行的。对于转角的拟合只需2阶,同时位移测量值只需4阶的多项式进行拟合即可使输出位移达到3 nm的精度。进一步分析表明,直接使用位移传感器读数计算极板转角,并对误差的主动校正控制非常有利于该多项式拟合,可一次性达到优于5 nm的校正误差,完全满足拼接镜面主动光学工程应用的技术要求。