基于模式識(shí)別的磁光圖像增強(qiáng)算法研究.pdf

1、隨著金屬磁性材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國防等領(lǐng)域的重大裝備中，對(duì)其結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)測已經(jīng)成為一個(gè)重要議題。磁光成像技術(shù)因其快速、可視化、高效等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)金屬磁性材料的無損檢測應(yīng)用中受到青睞。磁光成像技術(shù)的核心原理是將檢測對(duì)象中的缺陷信息轉(zhuǎn)化成光信號(hào)之后以圖像的形式反映出來。但是光信號(hào)極易因儀器設(shè)備、檢測環(huán)境等因素而受到干擾，導(dǎo)致在最終的磁光圖像中引入大量的靜態(tài)干擾特征，制約了該技術(shù)的檢測性能。業(yè)內(nèi)的研究人員提出一些有效的磁光圖像增

2、強(qiáng)算法，比如動(dòng)態(tài)濾波法、連通域法、幀差法等等,尤其是動(dòng)態(tài)濾波法，在抑制靜態(tài)干擾上取得了非常好的效果。但是動(dòng)態(tài)濾波法是通過移動(dòng)掃描的方式獲取數(shù)據(jù)，因而無法實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)的缺陷檢測。為了改進(jìn)動(dòng)態(tài)濾波法，本文通過在單點(diǎn)獲取磁光圖像并運(yùn)用幀差法來增強(qiáng)缺陷特征。因?yàn)閹罘o法取得理想的效果，本文研究了基于模式識(shí)別的圖像處理方法，采用特征空間法提取缺陷信息，并將該方法用在改進(jìn)的動(dòng)態(tài)濾波方法當(dāng)中。
　　在通過圖像處理方式抑制背景干擾特征之前，首先對(duì)磁

3、光圖像中干擾特征的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析，在分析的同時(shí)將干擾特征分為斑狀干擾和條紋狀干擾兩大類。然后引入布儒斯特定律對(duì)磁光成像平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，使其在硬件設(shè)計(jì)上達(dá)到最優(yōu)以獲取最好的原始數(shù)據(jù)。
　　使用低頻交流激勵(lì)信號(hào)改進(jìn)業(yè)內(nèi)廣受認(rèn)可的動(dòng)態(tài)濾波技術(shù)，在過零點(diǎn)獲取背景干擾圖像，在峰值點(diǎn)獲取有效檢測圖像，實(shí)現(xiàn)單檢測點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并用幀差法進(jìn)行處理。然后通過微調(diào)檢偏器強(qiáng)化背景干擾圖像，采用圖像融合的方式對(duì)圖像處理方法進(jìn)行優(yōu)化。通過上述方式吸納了動(dòng)態(tài)濾

4、波技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)避免其缺點(diǎn)。然后結(jié)合平臺(tái)對(duì)幀差法無法取得良好效果的原因進(jìn)行原理性分析。
　　鑒于在改良動(dòng)態(tài)濾波法中使用的幀差法并不理想，研究了基于模式識(shí)別的磁光圖像增強(qiáng)算法代替幀差法，用于改良方案中。該方法首先通過主成分分析法利用無激勵(lì)信號(hào)時(shí)獲取的磁光圖像構(gòu)建一個(gè)表征干擾特征的特征空間，并在訓(xùn)練數(shù)據(jù)量和空間維度兩個(gè)方面對(duì)特征空間進(jìn)行優(yōu)化。然后將測試圖像投影到該空間中并進(jìn)行反演，提取出對(duì)應(yīng)的干擾特征分量。最后通過將測試圖像與其干擾特