中国人民解放军63963部队, 北京 100072
受限于材料和制造工艺, 红外图像中普遍存在着条纹非均匀性, 其严重影响了图像的成像效果, 进而对后续的目标识别、检测等工作造成干扰。典型的最小均方误差(LMS)算法在一定程度上可以抑制条纹非均匀性, 但其场景适应性差, 存在拖尾和“鬼影”现象。提出一种改进型的最小均方误差(LMS)自适应滤波算法对图像进行处理, 利用双边滤波和最速下降法快速获取准确的校正参数, 将前一帧算出的校正结果作为后一帧的初始输入值, 提升算法的准确性, 同时算法还增加了边缘检测模块以保留图像细节。采用不同场景下非制冷型探测器的真实红外图像, 从主观和客观两个方面对比了本算法和经典LMS算法, 结果表明, 提出的算法可以很好地保护图像细节, 也具有良好的场景适应性。
红外图像 条纹非均匀性 最小均方误差 边缘检测 自适应滤波 infrared thermal image stripe nonuniformity least-mean-square error edge detection adaptive filtering
1 陆军勤务学院, 重庆 401311
2 中国人民解放军 93055部队, 沈阳 110020
为实现大面积区域的环境热像监测, 本文以重庆某高校训练场为例, 研究了一种无人机区域环境热像监测技术。通过无人机采集环境热像, 使用 Agisoft Metashape软件进行无人机热红外影像拼接处理, 并利用处理后的热红外影像进行环境热像监测与目标分析。研究表明, 利用该技术可实现区域热红外影像的快速处理, 并且处理成果可以为环境热像监测与目标热像分析提供有效参考与基础资料。
影像拼接 环境监测 热像分析 Agisoft Metashape Agisoft Metashape image stitching environmental monitoring thermal image analysis
1 安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽 合肥 230601
3 工程机械智能制造重点实验室，安徽 合肥 230601
红外热像法是检测金属疲劳损伤状况有效的方法，但是忽略了疲劳损伤过程中表面显微结构对自发辐射的影响，难以从微观角度对红外热像特征进行完整解释。金属疲劳是一个复杂的能量耗散过程，自发辐射具有偏振特性。在红外热像法中引入偏振探测，不仅能够获取温度场信息，而且能够获得包含发射率变化的表面纹理信息。基于此，搭建拉伸疲劳实验平台和偏振热像采集平台，以Q235低碳钢材料为研究对象，获取循环载荷作用下金属材料表面的热红外偏振图像，利用灰度共生矩阵（GLCM）提取偏振方位角、偏振度以及斯托克斯（Stokes）参量等热像纹理信息，分析金属疲劳损伤过程中金属材料的表面形貌的演化过程。实验结果表明，金属构件偏振热像纹理特征随着疲劳损伤周次不断变化，共生矩阵统计量呈现一定规律性。
表面光学 红外偏振 疲劳损伤 热像纹理 灰度共生矩阵 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0424001
1 中国核电工程有限公司郑州分公司，河南郑州 450000
2 东方希望重庆水泥有限公司，重庆 408200
3 重庆科技学院，重庆 401331
本文采用共轭梯度方法，根据脱硫塔表面的红外热像对运行中的脱硫塔壁厚进行了检测。由于脱硫塔内部检测环境恶劣，壁厚检测所需要的脱硫塔内壁面热流亦采用共轭梯度法反演得到。首先通过数值实验，验证了本方法的可行性。然后，依据红外热像进行反演，发现脱硫塔存在筒体腐蚀，防腐涂层脱落和减薄等问题。利用后续的停机检修，对问题区域进行了复核，亦证实了以上部位的异常，表明了本文所提出的基于表面红外热像的脱硫塔壁厚定量检测方法的有效性和准确性。
红外热像 脱硫塔 壁厚 定量检测 infrared thermal image, desulfurization tower, wal
1 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏徐州 221116
2 中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州 221116
3 中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，江苏徐州 221116
红外热像法是一种评估煤岩损伤有广阔应用前景的手段。通过红外热像中的关键信息进行识别和提取，从而对煤岩损伤状态进行判别。本文对岩样进行了单轴加载，同步采集红外热像和岩样表面裂隙发育图，采用归一化直方图的方式对红外热像进行了分析处理，并利用不同灰度值区间的像素占比对红外热像的细节信息进行了定量表征。结果表明，不同时刻红外热像的灰度值分布能良好反映试样受载破坏过程表面温度和应力值的变化，在主破裂发生时，灰度值区间[240,255](岩样表面温度 29.01℃～33.19℃)的像素点百分比较上一时刻增加 13.85个百分点。另外，灰度值区间[224,255]的像素占比随时间的变化趋势与岩样损伤变量呈高度相关性，这表明基于归一化直方图的红外热像能够很好表征岩样损伤破坏过程。
红外热像 归一化直方图 灰度值 岩样损伤 infrared thermal image, normalized histogram, gray
南京理工大学机械工程学院, 江苏南京 210094
以冷却塔红外热像温控系统设计为目的,根据水电混合动力冷却塔的结构特性,基于冷却塔内热质交换平衡方程及 Merkel数学模型建立水电混合动力冷却塔热力计算理论模型。运用红外热成像技术建立逆流式冷却塔热力性能监测模型, 完成冷却塔的温控系统设计, 并分析冷却塔温控系统温控精度误差产生原因。通过使用手持式红外测温仪进行现场实验, 验证了热力计算模型的准确性和其应用于冷却塔温控系统设计的可行性。
红外热成像 热力计算理论模型 温控系统 infrared thermal image, theoretical model of therm
华南农业大学数学与信息学院/广东省农业大数据工程技术研究中心, 广东 广州 510642
种蛋气室的大小是监测种蛋孵化过程的重要指标之一。 根据种蛋的热力学结构, 种蛋在孵化过程中, 包裹气室部分蛋壳会与其他部分蛋壳产生温差, 从而可通过热红外图像进行观察。 针对在种蛋孵化过程中, 人工照蛋检测气室效率低的问题, 探索设计了一种基于热图像的种蛋气室变化俯视监测算法。 监测种蛋气室热图像的算法主要包括种蛋目标检测, 种蛋图像分割和种蛋气室面积计算3个部分, 其中种蛋的目标检测采用Faster-RCNN算法实现; 种蛋图像分割采用BP神经网络算法实现; 种蛋气室面积是在种蛋图像分割的基础上进行计算。 使用孵化5天及以上的种蛋作为研究对象, 并拍取种蛋的热图像进行试验。 试验结果表明: 种蛋热图像的目标检测的平均精度(mAP)为99.85%, 拥有较好的检测效果。 使用BP网络对种蛋进行图像分割。 BP神经网络经过调参后, 其网络最佳的结构为三层隐藏层, 每个隐藏层拥有1 000个神经元, 最优初始学习率为0.000 1, 最优最大迭代次数为500。 以F1-measure作为分割效果的评价指标, BP神经网络的图像分割总体结果为87.02%, Otsu算法的总体结果为65.25%。 其中只有一个蛋的情况下, BP神经网络的分割结果为87.17%, Otsu算法的结果为68.86%。 存在其他种蛋的干扰条件下, BP神经网络的分割结果为86.94%, Otsu算法的结果为61.64%, BP神经网络的分割效果优于Otsu分割算法, BP神经网络拥有更强的抗干扰能力。 最后提取了孵化5~19 d种蛋的气室变化, 通过观察种蛋气室大小曲线来监测种蛋的孵化情况, 可看出随着天数的增加, 气室有着明显变大的趋势。 人工测量法与热红外测量法比较结果说明两者相关性为0.934 3, 拥有较好的相关性。 基于热图像的种蛋气室变化监测算法可在实际生产中实现种蛋的识别与气室大小的快速监测, 为实现监测种蛋孵化的自动化提供了技术参考。
热图像 种蛋气室 机器视觉 深度学习 BP神经网络 图像分割 Thermal-image Size of egg’s air-cell Machine vision Deep learning BP neural network Image segment
1 浙江大学信息与电子工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江工商大学计算机与信息工程学院，浙江 杭州 310018
人体医学热红外图像直观反映了人体表面的温度分布，通过对红外图像进行深入分析能够提供智能化疾病辅助诊断依据。本文根据实际医学红外图像分析的需要，提出了上下半身图像拼接和人体部位划分两种预处理算法。在图像拼接阶段，根据图像采集环境的实际情况，首先对图像进行局部阈值分割，然后采用二值和灰度模板对上下半身图像进行对齐和融合。在区域划分阶段，通过对人体轮廓线进行极值点扫描确定部位区域关键点，并将人体图像划分成头部、躯干及四肢等区域。实验表明，本文所提出的红外图像预处理方法能获得满意的图像拼接及部位划分结果，可有效支持人体温度分布的定量及定性分析。
红外热图像 图像分割 图像拼接 部位划分 温度分布 infrared thermal image image segmentation image stitching image partitioning temperature distribution
红外热图像目标区域(Region of Interest, ROI)提取对故障检测、目标跟踪等有着重要意义.为解决红外热图像干扰多、需人工标记及准确率低等问题, 提出一种基于多模态特征图融合的红外热图像ROI提取算法.通过对比度、熵及梯度特征构建多模态特征图并进行区域填充, 实现ROI提取.将新算法应用于实际采集的光伏太阳能板图像中.结果表明, 新算法具有平均查准率高(93.0553%)、平均查全率高(90.2841%)、F1指数和J指数均优于图割法, 人工标记少等优点, 可有效用于红外热图像ROI提取.
红外热图像 对比度 熵 梯度 infrared thermal image contrast entropy gradient
1 中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川 广汉 618307
2 北京飞机修理工程有限公司成都分公司检测中心，四川 成都 610202
目前复合材料已被广泛应用于航空领域。通常采用红外热波检测技术对其内部缺陷进行检测。通过对获取的红外热波图像序列进行处理，可以精确、定量地获取复合材料的缺陷信息。基于红外热波检测技术的需求，对国内外关于复合材料红外热波图像序列的多种处理技术进行了分析与比较，综述了这些技术的研究及应用情况，展望了该领域今后的发展方向，从而为红外热波图像序列处理技术的选择提供一定的依据。
红外热波检测 复合材料 热波图像序列 图像处理 infrared thermal wave testing composite thermal image sequence image processing
