基于紅外熱成像的狀態(tài)監(jiān)視應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)分析方法

對紅外熱成像數(shù)據(jù)的定量分析可以準(zhǔn)確確定一個點(diǎn)或一個區(qū)域的溫度。另一方面，在定性分析中，考慮了局部熱點(diǎn)相對于參考點(diǎn)的相對值。在大多數(shù)狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用中（例如，對電氣組件和機(jī)器進(jìn)行檢查），由于該方法學(xué)快速且無法保證對所獲取的熱圖像進(jìn)行嚴(yán)格評估，并且可以根據(jù)感興趣區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域的溫度差做出快速決策，因此可以執(zhí)行定性數(shù)據(jù)分析。參考區(qū)域（DT）標(biāo)準(zhǔn)，事件的嚴(yán)重性通常用DT表示，其中存在三到四個不同的優(yōu)先級類別，每個類別代表嚴(yán)重性等級。有幾種標(biāo)準(zhǔn)用于使用紅外熱成像電氣設(shè)備對溫度進(jìn)行定性測量。一些常用的標(biāo)準(zhǔn)是國際電氣測試協(xié)會（NETA），美國測試和材料協(xié)會（ASTM），國家防火協(xié)會（NFPA），軍事標(biāo)準(zhǔn)：MIL-STD2194和Allen-Bradley電機(jī)控制中心標(biāo)準(zhǔn)。紅外協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電氣部件以及旋轉(zhuǎn)部件的實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)列出了幾種機(jī)械部件（例如軸承，滾動元件，潤滑劑，油脂，合成線圈，密封件，墊圈，齒輪傳動裝置，鏈條傳動裝置等）的最高允許溫度。在正常操作條件下，特定組件的溫度不得超過上述標(biāo)準(zhǔn)中列出的最大允許值。由于定性監(jiān)測存在許多缺陷，例如無法提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表和缺乏準(zhǔn)確性，因此，對系統(tǒng)性設(shè)備故障的檢測需要嚴(yán)格的定量分析。

圖為紅外熱成像

紅外熱圖像通常嘈雜，信噪比低。因此，各種圖像處理技術(shù)被用于增強(qiáng)所獲取的紅外熱圖像。從狀態(tài)監(jiān)視的角度來看，圖像處理的主要目標(biāo)是檢測熱點(diǎn)和提取缺陷特征。為了圖像增強(qiáng)的目的，可以使用諸如對比拉伸，直方圖均衡等的各種點(diǎn)操作算法。這些算法的目的是拉伸圖像的直方圖，這反過來又會增加圖像的動態(tài)范圍，從而增強(qiáng)對比度。使用先進(jìn)的信號分析技術(shù)，例如紅外熱成像信號重建（TSR）和主成分分析（PCA），可以以更高的熱對比度檢測更大深度的缺陷。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于紋理分析的紅外熱圖像特征提取有助于圖像分類和物體形狀確定。

為了檢測熱點(diǎn)，執(zhí)行圖像分割和圖像閾值化。使用了幾種分割和閾值算法，它們的選擇取決于圖像的性質(zhì)和用戶的目的。最常用的分割和閾值算法是全局閾值，模糊閾值，形態(tài)學(xué)分割，兩級分割和歸一化分割。據(jù)報道，地面真相分割技術(shù)最適合紅外熱圖像。在許多狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用中，邊緣檢測濾波器用于隔離特定缺陷的邊界。各種類型的邊緣檢測濾波器都在使用中，合適的邊緣檢測濾波器的選擇又取決于圖像的性質(zhì)和用戶的目標(biāo)。圖中顯示具有兩個故障集成電路（IC）組件的PCB的典型紅外熱圖像，與周圍區(qū)域相比，它們顯示出更高的溫度。圖像處理工具的應(yīng)用將導(dǎo)致智能圖像分析系統(tǒng)的發(fā)展，這最終將為自動故障檢測和定位系統(tǒng)鋪平道路。這種用于紅外熱圖像的自動檢查技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)和非破壞性評估（NDE）領(lǐng)域中找到了廣泛的應(yīng)用。