CN116429833A - 基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法及装置 - Google Patents

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CN116429833A CN202310474912.1A CN202310474912A CN116429833A CN 116429833 A CN116429833 A CN 116429833A CN 202310474912 A CN202310474912 A CN 202310474912A CN 116429833 A CN116429833 A CN 116429833A
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王海斗
林恩
底月兰
黄艳斐
郭伟玲
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Abstract

本发明公开了一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法、装置、存储介质及电子装置。其中，该方法包括：在激光双向扫描热成像中，热像仪采集的热图像都显示着试件表面相同区域内的温度变化。因此，可以以像素点为单位，对经过激光加热区域错位相减处理的热图像序列，进行沿着时间轴的温度梯度值排序。接着，就可以选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，作为最终的检测结果。可以忽略裂纹与激光加热区域的位置关系，准确地提取温度梯度最大值，作为裂纹缺陷的特征信号，从而获得具有最佳信噪比的可视化结果。进而解决了现有技术中，激光扫描热成像数据处理方法检测低热导率材料信噪比不高，检测微小裂纹困难的问题。

Description

基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法及装置
技术领域
本发明涉及裂纹无损检测相关领域，具体而言，涉及一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法及装置。
背景技术
激光热成像作为一种完全无接触的无损检测技术，具有材料适应性广、可远程部署、适合自动化等特点，在检测表面裂纹缺陷方面极具潜力。然而，激光热成像技术在检测涂层表面裂纹缺陷时，由涂层表面光学特性差异和涂层内部微区结构引起的非缺陷“光效应”噪声信号，将严重影响激光热成像检测的准确性。从现有的研究来看，提高涂层表面裂纹缺陷的激光热成像表征能力的关键点，在于抑制非缺陷“光效应”噪声信号对裂纹缺陷检测的干扰。
激光扫描热成像检测裂纹的基本原理是采用激光作为激励源加热试样表面，同时试样和激光发生相对运动，红外热像仪实时采集试样表面各位置的温度变化情况。如果试样表面存在缺陷，会阻碍热的传播，同时当激光扫描到缺陷区域时，缺陷对激光的吸收率更好，两者同时作用会造成缺陷区域或缺陷附近温度变化异常。通过分析不同位置在某时刻的温度特征可以识别出被测件裂纹。激光扫描热成像相对于脉冲激光热成像和锁相激光热成像检测速度更快，但信噪比更低，其检测结果易受到划痕、实验表面物性参数不均匀、激励功率不稳定等因素干扰。
对于热导率不高的材料表面微小裂纹检测信噪比不高的问题，目前常规的激光热成像数据处理方法主要是提取激光所在位置的温度特征或者试样表面所有位置的最高温温度特征对裂纹进行成像。但这种方法易受到热像仪噪声、试样表面物性参数不均匀、激光激励试样时功率不稳定的干扰，其所利用热视频的冗余信息较少，成像信噪比较低。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法、装置、存储介质及电子装置，以至少解决现有技术中，激光扫描热成像数据处理方法检测低热导率材料信噪比不高，检测微小裂纹困难的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法，包括：获取激光扫描仪扫描的所述试件表面的第一热图像和第二热图像，所述第一热图像和所述第二热图像扫描方向相反；以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对所述热图像序列排序；选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
可选的，所述以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列，包括：采用相同的检测参数，分别获得激光线从左到右扫描和从右到左扫描过程的原始热图像序列NR和NL，其中，NR和NL具有相同的采集时间t，NR0和NL0分别是两个方向激光未激励时的原始热图像，其中，所述从左到右对应第一热图像方向，所述从右到左对应第二热图像的方向；在减去各方向上激光未激励时的热图像NR0和NL0后，保持从左向右扫描的热图像序列NR-0的排列顺序不变，对从右向左扫描的热图像序列NL-0进行倒序排列，获得倒序排列的从右向左扫描的热图像序列N0-L，其中，在热图像序列NR-0和N0-L中，任意序列号相同的两张热图像的激光加热区域相互重合；基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，其中，在热图像序列NR-0的末尾和热图像序列N0-L的开头，将分别多出NFPS张无对应相减对象的热图像，去除图像序列NR-0末尾的NFPS张热图像和热图像序列N0-L开头的NFPS张热图像；对扫描方向相反的热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS进行逐帧地相减处理，获得方向归一化热图像序列NR-L-NFPS。
可选的，所述选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像，包括：对方向归一化热图像序列NR-L-NFPS的每张热图像，沿x轴求解第一空间导数的绝对值，获得温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′；沿时间轴以像素为单位，对温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′进行从大到小排序；选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
可选的，所述基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，包括：随着错位帧数NFPS的增加，检测结果中逐渐呈现出竖直分布的密集裂纹，并且当图像序列以预设目标帧数错位距离进行相减处理时，裂纹缺陷的成像效果最好。
可选的，所述方法还包括：对于低热导率的热障涂层表面裂纹缺陷，当以小于等于N个错位帧数进行图像序列方向归一化相减处理时，将抑制裂纹缺陷的特征信号，降低裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度；对于涂层内部微区结构，在进行图像序列方向归一化相减处理时，存在一个特定的错位帧数，降低涂层内部微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度。
可选的，所述方法还包括：当图像序列方向归一化相减处理的错位帧数所述预设目标帧数时，由涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比最低。
可选的，所述方法还包括：通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离。
可选的，所述通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离，包括：以不同的错位距离对图像序列进行错位相减处理，并计算涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比；在相同的激光扫描速度下，激光点扫描的最佳错位距离小于激光线扫描的最佳错位距离；随着激光扫描速度的增加，最佳错位距离不会无限增大；所述激光扫描速度和所述最佳错位距离之间呈二次函数关系。
可选的，所述方法还包括：激光扫描速度越小，激光扫描路径上的裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间的对比度越大，裂纹缺陷越清晰；激光扫描速度越小，裂纹缺陷特征信号的信噪比越高。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于激光加热区域错位相减的实验装置，包括：热像仪(1)固定在光学平台(5)上，用于正对着试件(8)；所述试件(8)安装在试件夹具(7)上，并通过手动调节升降平台(6)高度，使其位于所述热像仪(1)视野中央；激光器生成的激光，通过光纤(3)传输至光纤末端准直器(2)，在经过光路整形后照射于所述试件(8)表面；所述光纤末端准直器(2)安装在电控运动平台(4)上，根据预设条件，调节激光的入射角、扫描路径、扫描速度；其中，所述热像仪(1)、所述激光器和所述电控运动平台(4)三者均由终端控制计算机控制启停。
可选的，所述实验装置还包括：通过替换不同型号的光纤末端准直器(2)，实现激光点激励和激光线激励的切换。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测装置，包括：获取单元，用于获取激光扫描仪扫描的所述试件表面的第一热图像和第二热图像，所述第一热图像和所述第二热图像扫描方向相反；处理单元，用于以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；排序单元，用于以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对所述热图像序列排序；确定单元，用于选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
在本发明实施例中，在激光双向扫描热成像中，热像仪采集的热图像都显示着试件表面相同区域内的温度变化。因此，可以以像素点为单位，对经过激光加热区域错位相减处理的热图像序列，进行沿着时间轴的温度梯度值排序。接着，就可以选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，作为最终的检测结果。通过上述操作，一方面，可以有效抑制激光扫描激励过程中，由涂层表面光学特性差异引起的较大温度梯度值；另一方面，可以忽略裂纹与激光加热区域的位置关系，准确地提取温度梯度最大值，作为裂纹缺陷的特征信号，从而获得具有最佳信噪比的可视化结果。进而解决了现有技术中，激光扫描热成像数据处理方法检测低热导率材料信噪比不高，检测微小裂纹困难的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1根据本发明实施例的一种可选的基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法的流程图；
图2a是根据本发明实施例的一种可选的激光双向扫描热成像的实验装置图；
图2b是根据本发明实施例的一种可选的激光双向扫描热成像示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的图像序列错位相减的数据处理算法示意图(一)；
图4是根据本发明实施例的一种可选的图像序列错位相减的数据处理算法示意图(二)；
图5是根据本发明实施例的一种可选的不同激光激励功率下错位距离与内部微区结构引起的噪声信号信噪比的关系示意图；
图6是根据本发明实施例的一种可选的不同激光激励功率下处于最佳错位距离的裂纹缺陷特征信号信噪比示意图；
图7是根据本发明实施例的一种可选的不同激光扫描速度下错位距离与由内部微区结构引起的噪声信号信噪比的关系示意图；
图8是根据本发明实施例的一种可选的激光扫描速度与最佳错位距离的关系示意图；
图9是根据本发明实施例的一种可选的不同激光扫描速度下处于最佳错位距离的裂纹缺陷特征信号信噪比示意图；
图10是根据本发明实施例的一种可选的基于激光加热区域错位相减的裂纹检测装置图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一序列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中还提供了一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法，图1是根据本发明实施例的基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法的流程图，如图1所示，该基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法流程包括如下步骤：
步骤S102，获取激光扫描仪扫描的试件表面的第一热图像和第二热图像，第一热图像和第二热图像扫描方向相反。
步骤S104，以激光加热区域为基准，对激光扫描方向相反的第一热图像和第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列。
步骤S106，以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对热图像序列排序。
步骤S108，选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
在本实施例中，激光双向扫描热成像是利用激光点或激光线，沿同一扫描路径，对试件表面进行正反两个方向扫描。在扫描过程中，试件与热像仪的相对位置保持不变，所以试件在热像仪的视野中静止不动，热像仪所采集的热图像序列记录了试件表面同一区域、不同时刻的温度数据。
图2a所示，激光双向扫描热成像的实验装置。激光双向扫描热成像的实验装置：1-热像仪，2-光纤末端准直器，3-光纤，4-电控运动平台，5-光学平台，6-升降平台，7-试件夹具，8-试件。
在该实验装置中，热像仪(1)正对着试件(8)，固定在光学平台(5)上。试件(8)安装在试件夹具(7)上，并通过手动调节升降平台(6)高度，使其位于热像仪(1)视野中央。激光器生成的激光，通过光纤(3)传输至光纤末端准直器(2)，在经过光路整形后照射于试件(8)表面。光纤末端准直器(2)安装在电控运动平台(4)上，可以根据实验要求，调节激光的入射角、扫描路径、扫描速度等参数。通过替换不同型号的光纤末端准直器(2)，可以快速的实现激光点激励和激光线激励的切换。热像仪(1)、激光器和电控运动平台(4)三者均由终端控制计算机控制启停。图2b所示，激光双向扫描热成像示意图。
在本实施例中，上述试件可以包括但不限于热障涂层是一种广泛应用于航空领域的热喷涂涂层，通常由表面陶瓷涂层、金属粘结层以及金属基体组成，其中起主要作用的是具有高熔点、低热导率的表面陶瓷涂层。热障涂层能够避免高温介质直接作用于金属基体，阻碍外界环境的热量向基体传导，从而提高零部件的工作温度。
此外，陶瓷涂层还具有抗氧化、耐热冲击等特性，能够有效增强金属基体的抗氧化和抗腐蚀能力，进而延长热工作部件的使用寿命。热障涂层的主要失效机制是由热生长氧化物和表面裂纹引起的界面断裂、分层。其中，具有一定宽度和深度的表面裂纹，将形成高温和氧气的通道，加速界面裂纹的生成和扩展，最终导致热障涂层提前剥落。此外，热障涂层具有厚度薄(0.1mm～0.4mm)和热导率低的特点。
其中，在本实施例中，热障涂层类型为ZrO2陶瓷涂层。ZrO2陶瓷涂层试件是采用等离子喷涂技术，在5A06铝合金标准拉伸试件中段(100mm*40mm*5mm)基体上，依次喷涂Ni-Al粘结层(0.15mm)和ZrO2陶瓷涂层(0.35mm)制备而成。然后，在万能试验机上进行缓慢静载拉伸，试件拉伸量为4.5mm。经过缓慢静载拉伸的ZrO2陶瓷涂层试件表面生成了大量纵向延伸的密集裂纹缺陷，裂纹平均宽度为9.6μm，平均间距为0.95mm。
需要说明的是，热障涂层表面的激光激励热响应特性包括如下内容：
激光双向扫描热成像实验装置对ZrO2陶瓷涂层试件进行检测。检查时，激光点的扫描速度为7.9mm/s，激光点功率为3W，激光点直径约为1.7mm，通过热像仪记录检测过程中涂层表面的温度变化。
激光未激励时，热像仪记录的ZrO2陶瓷涂层试件表面的原始热图像。与AlSi-hBN涂层相比，ZrO2陶瓷涂层试件表面具有更好的均匀性，并且没有明显的环境背景辐射噪声。密集的竖直条纹并不是涂层表面的裂纹缺陷，而是热像仪自身产生的系统噪声，同样可以通过减背景噪声处理来消除其影响。
扫描方向相反的两条温升曲线，以最大温升峰值半高宽的位置为分界线，从此往上的温升曲线基本重合，并且激光加热区域前侧与后侧之间几乎不存在温升差异。然而，微区结构的存在所引起的涂层表面温度变化，在激光加热区域的前侧与后侧之间存在温升差异，并表现为微区结构位于激光加热区域前侧时的温升要大于位于激光加热区域后侧时的温升。此外，位于该区间内的裂纹缺陷，无法产生足够的具有扫描方向差异性的温度变化。
需要说明的是，激光加热区域错位相减处理的机制包括内容如下：
由ZrO2陶瓷涂层表面的激光激励热响应特性可知，当扫描方向相反的激光点激励在低热导率涂层表面相同位置时，二者激光加热区域内的温度分布基本相同，裂纹缺陷的存在，无法引起具有方向差异性的温度变化。扫描方向相反的两个激光点的中心区域，恰好位于裂纹缺陷上方相同的位置。对这两张热图像进行激光加热区域重合相减处理，获得的方向归一化热图像，位于重合相减的激光加热区域中心线附近的裂纹缺陷，并没有呈现出明显的热对比度。因此，采用激光双向扫描热成像对ZrO2陶瓷涂层进行表面裂纹缺陷检测时，不能采用激光加热区域重合相减的方法进行处理。
通过选定激光点从左向右扫描的作为被减热图像，逐帧地反向错位减去激光点从右向左扫描的热图像，获得的方向归一化热图像其中两个扫描方向相反的激光点之间错位距离的计算公式如下：
Figure BDA0004205188720000091
式中，e——错位距离，mm；v——激光扫描速度，mm/s；nFPS——错位帧数，fps；f——热像仪采集频率，Hz。
这里，激光点的扫描速度v为7.9mm/s，热像仪的采集频率f为60Hz。
其中，随着反向错位距离的增大，方向归一化相减处理对激光加热区域内由激光激励直接产生的表面温升的抑制效果逐渐减弱，热图像中温度场左右两侧的温差逐渐增大，并且在温度场的中心线附近呈现出越发明显的温度梯度。
随着反向错位距离的增大，从右向左扫描的激光光斑中心逐渐向右移动。在这个过程中，受裂纹热阻塞机制的影响，位于裂纹左侧的温升曲线峰值开始缓慢下降，进而导致裂纹两侧的温差逐渐减小。该现象表明，当激光光斑中心与裂纹缺陷之间的距离发生变化时，裂纹缺陷处的温度梯度将随之改变。因此，在利用激光双向扫描热成像检测ZrO2陶瓷涂层表面的裂纹缺陷时，可以通过激光加热区域的反向错位相减处理，人为在裂纹缺陷处构建具有方向差异性的温度变化，从而提高低热导率涂层表面裂纹检测的能力。
通过本申请提供的实施例，在激光双向扫描热成像中，热像仪采集的热图像都显示着试件表面相同区域内的温度变化。因此，可以以像素点为单位，对经过激光加热区域错位相减处理的热图像序列，进行沿着时间轴的温度梯度值排序。接着，就可以选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，作为最终的检测结果。通过上述操作，一方面，可以有效抑制激光扫描激励过程中，由涂层表面光学特性差异引起的较大温度梯度值；另一方面，可以忽略裂纹与激光加热区域的位置关系，准确地提取温度梯度最大值，作为裂纹缺陷的特征信号，从而获得具有最佳信噪比的可视化结果。进而解决了现有技术中，激光扫描热成像数据处理方法检测低热导率材料信噪比不高，检测微小裂纹困难的问题。
在本实施例中，对低热导率涂层表面微小裂纹缺陷进行激光热成像检测时，消除由涂层表面光学特性差异和涂层内部微区结构引起的非缺陷“光效应”噪声信号对裂纹缺陷检测的干扰，实现低热导率涂层表面微小裂纹缺陷的高信噪比的可视化表征。
可选的，以激光加热区域为基准，对激光扫描方向相反的第一热图像和第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列，可以包括：采用相同的检测参数，分别获得激光线从左到右扫描和从右到左扫描过程的原始热图像序列NR和NL，其中，NR和NL具有相同的采集时间t，NR0和NL0分别是两个方向激光未激励时的原始热图像，其中，从左到右对应第一热图像方向，从右到左对应第二热图像的方向；在减去各方向上激光未激励时的热图像NR0和NL0后，保持从左向右扫描的热图像序列NR-0的排列顺序不变，对从右向左扫描的热图像序列NL-0进行倒序排列，获得倒序排列的从右向左扫描的热图像序列N0-L，其中，在热图像序列NR-0和N0-L中，任意序列号相同的两张热图像的激光加热区域相互重合；基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，其中，在热图像序列NR-0的末尾和热图像序列N0-L的开头，将分别多出NFPS张无对应相减对象的热图像，去除图像序列NR-0末尾的NFPS张热图像和热图像序列N0-L开头的NFPS张热图像；对扫描方向相反的热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS进行逐帧地相减处理，获得方向归一化热图像序列NR-L-NFPS。
在本实施例中，如图3所示，图像序列错位相减的数据处理算法示意图(一)。该算法的主要功能是从激光双向扫描系统采集的热图像序列中，获得高信噪比的裂纹缺陷检测结果。在激光双向扫描热成像检测中，热像仪采集的数据是640×512×t的x-y-t矩阵(此处热像仪的分辨率为640×512)。采用相同的检测参数，分别获得激光线从左到右扫描和从右到左扫描过程的原始热图像序列NR和NL。NR和NL具有相同的采集时间t，NR0和NL0分别是两个方向激光未激励时的原始热图像。
首先，在减去各方向上激光未激励时的热图像NR0和NL0后，保持从左向右扫描的热图像序列NR-0的排列顺序不变，对从右向左扫描的热图像序列NL-0进行倒序排列，获得倒序排列的从右向左扫描的热图像序列N0-L。此时，在热图像序列NR-0和N0-L中，任意序列号相同的两张热图像的激光加热区域相互重合。
接着，选择一个合适的反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理。此时，在热图像序列NR-0的末尾和热图像序列N0-L的开头，将分别多出NFPS张无对应相减对象的热图像。因此，需要去除图像序列NR-0末尾的NFPS张热图像和热图像序列N0-L开头的NFPS张热图像，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS。
然后，对扫描方向相反的热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS进行逐帧地相减处理，获得方向归一化热图像序列NR-L-NFPS。
再次，对方向归一化热图像序列NR-L-NFPS的每张热图像，沿x轴求解第一空间导数的绝对值，获得温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′。
如图4所示，图像序列错位相减的数据处理算法示意图(二)，沿t轴以像素为单位，对温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′进行从大到小排序，并选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的第一幅图像，作为最终的输出结果。在经过图像序列方向归一化处理后，非缺陷区的噪声信号得到了有效的抑制，裂纹缺陷区的特征信号显著增强。因此，经过排序后的温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′的第一幅图像，就能最好的可视化表面裂纹缺陷，无需再进行图像筛选的操作。
可选的，选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像，可以包括：对方向归一化热图像序列NR-L-NFPS的每张热图像，沿x轴求解第一空间导数的绝对值，获得温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′；沿时间轴以像素为单位，对温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′进行从大到小排序；选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
需要说明的是，温度带自身也存在一定的温度梯度，因此对经过错位相减处理的温度梯度图像序列进行梯度值排序时，非缺陷区域内的最大梯度值，即为该区域处在温度带内时所具有的温度梯度值。此外，即便涂层内部微区结构在温度带之外的位置，产生了较大的温度梯度噪声信号，但只要该噪声信号的大小小于温度带自身存在的温度梯度，那么该噪声信号就会在梯度值排序的过程中被忽略掉。
可选的，基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，可以包括：随着错位帧数NFPS的增加，检测结果中逐渐呈现出竖直分布的密集裂纹，当图像序列以预设目标帧数错位距离进行相减处理时，裂纹缺陷的成像效果最好。
在本实施例中，在进行图像序列错位相减处理时，选择不同反向错位帧数NFPS的激光线双向扫描热成像的检测结果。当图像序列进行激光加热区域重合相减(错位帧数NFPS为0)时，检测结果中只能观察到由涂层内部微区结构引起的点状亮斑，几乎观察不到具有裂纹缺陷特征的信号。由热障涂层表面的激光激励热响应特性可知，当涂层内部微区结构分别位于扫描方向相反的两个激光加热区域的前侧和后侧时，其所引起的涂层表面温度变化存在差异。因此，在经过激光加热区域重合相减处理后，这种具有扫描方向差异性的温度变化，将在方向归一化热图像中呈现出具有明显温度梯度的点状亮斑。与此同时，由于裂纹缺陷的存在，无法引起足够的具有方向差异性的温度变化，所以裂纹处的温度梯度信号十分微弱。
随着错位帧数NFPS的增加，检测结果中逐渐呈现出竖直分布的密集裂纹，并且当图像序列错位8帧进行相减处理时，裂纹缺陷的成像效果最好。而影响裂纹缺陷成像效果的主要因素有两点：(1)裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度；(2)微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度。其中，裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度越高，裂纹的轮廓越清晰；而微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度越低，微区结构引起的噪声信号对检测结果的干扰越小，裂纹缺陷特征越明显。
对于低热导率的热障涂层表面裂纹缺陷，当以较小的错位帧数进行图像序列方向归一化相减处理时，将抑制裂纹缺陷的特征信号，降低裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度。而对于涂层内部微区结构，在进行图像序列方向归一化相减处理时，存在一个特定的错位帧数，能够显著降低涂层内部微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度。当图像序列方向归一化相减处理的错位帧数为8时，由涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比最低，并且该错位帧数与裂纹缺陷成像效果最好的错位帧数相同。因此，可以通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离。
可选的，方法还可以包括：对于低热导率的热障涂层表面裂纹缺陷，当以小于等于N个错位帧数进行图像序列方向归一化相减处理时，将抑制裂纹缺陷的特征信号，降低裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度；对于涂层内部微区结构，在进行图像序列方向归一化相减处理时，存在一个特定的错位帧数，降低涂层内部微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度。
可选的，方法还可以包括：当图像序列方向归一化相减处理的错位帧数为预设目标帧数时，由涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比最低。
可选的，方法还可以包括：通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离。
可选的，通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离，可以包括：以不同的错位距离对图像序列进行错位相减处理，并计算涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比；在相同的激光扫描速度下，激光点扫描的最佳错位距离小于激光线扫描的最佳错位距离；随着激光扫描速度的增加，最佳错位距离不会无限增大；激光扫描速度和最佳错位距离之间呈二次函数关系。
可选的，方法还可以包括：激光扫描速度越小，激光扫描路径上的裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间的对比度越大，裂纹缺陷越清晰；激光扫描速度越小，裂纹缺陷特征信号的信噪比越高。
本实施例中，当以最佳错位距离对扫描方向相反的两组热图像序列进行错位相减处理时，在所得的检测结果中，由涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比将达到最小值。因此，可以通过涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比，确定最佳的错位距离。
(1)激光激励功率的影响
为了研究激光激励功率与最佳错位距离的关系，设定激光扫描速度为7.9mm/s，分别选用功率为1W、2W、3W、4W的激光点，对ZrO2陶瓷涂层试件表面裂纹缺陷进行激光双向扫描热成像检测。然后，以不同的错位距离对图像序列进行错位相减处理，并计算涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比。
图5所述，不同激光激励功率下错位距离与内部微区结构引起的噪声信号信噪比的关系示意图，激光激励功率的改变并不会引起最佳错位距离的变化，最佳错位距离始终位于0.658mm～0.79mm(错位5～6帧)之间。值得注意的是，激光点光斑的直径小于激光线光斑的宽度，使得激光点加热区域的直径要小于激光线加热区域的宽度。因此，在相同的激光扫描速度下，激光点扫描的最佳错位距离小于激光线扫描的最佳错位距离(错位8帧)。
其中，以最佳错位距离进行图像序列错位相减处理时，涂层内部微区结构引起的噪声信号都得到了有效抑制，并且随着激光激励功率的增加，裂纹缺陷特征信号的幅值也随之增大。然而，从图6所示，不同激光激励功率下处于最佳错位距离的裂纹缺陷特征信号信噪比示意图。激光激励功率的变化，几乎不会影响激光扫描路径上的裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间的信噪比，裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间表现出了相同的变化趋势。该现象表明，当激光激励功率增大时，激光加热中心区域温度带的温度梯度值也将随之增大。因此，在图像序列错位相减处理的结果中，裂纹缺陷特征信噪比与激光激励功率的大小无关。
(2)激光扫描速度的影响
为了研究激光扫描速度与最佳错位距离的关系，设定激光点激励功率为3W，分别选用3.9mm/s、7.9mm/s、11.85mm/s、15.8mm/s的激光扫描速度，对ZrO2陶瓷涂层试件表面裂纹缺陷进行激光双向扫描热成像检测。然后，以不同的错位距离对图像序列进行错位相减处理，并计算涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比。
图7所示，不同激光扫描速度下错位距离与由内部微区结构引起的噪声信号信噪比的关系示意图。当激光扫描速度增大时，最佳错位距离将随之增大。然而，受激光光斑的尺寸限制，当错位距离大于某个定值时，扫描方向相反的两个激光激励热响应区域将不再相交。因此，随着激光扫描速度的增加，最佳错位距离不会无限增大。图8所示，激光扫描速度与最佳错位距离的关系示意图。对激光扫描速度和最佳错位距离的关系进行了二次拟合，拟合曲线的相关系数R2＝1，均方根误差RMSE＝0.000182。拟合结果表明，激光扫描速度和最佳错位距离之间呈二次函数关系。
其中，激光扫描速度越小，激光扫描路径上的裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间的对比度越大，裂纹缺陷越清晰。图9所示，不同激光扫描速度下处于最佳错位距离的裂纹缺陷特征信号信噪比示意图。裂纹缺陷特征信号的信噪比也表明，激光扫描速度越小，裂纹缺陷特征信号的信噪比越高。
在本实施例中，本方案的关键点包括如下内容：
(1)一种激光双向扫描热成像检测装置，主要由热像仪、激光器、光纤末端准直器、电控运动平台组成。热像仪与试件保持相对静止，经过光纤末端准直器整形的激光，在电控运动平台的控制下，对试件表面进行同一扫描路径上的往复扫描，热像仪分别记录两次扫描过程中试件表面的温度数据。
(2)通过更换不同型号的光纤末端准直器，可以实现激光点、线、面等激励形式的快速切换。
(3)一种基于激光双向扫描热成像的方向归一化相减处理方法。该方法以激光加热区域为基准，对激光扫描方向相反的热图像进行相减处理。
(4)激光加热区域可以是激光点光斑加热区域、激光线性光斑加热区域、激光点阵列或线阵列加热区域。
(5)方向归一化相减处理方法，按照扫描方向相反的两个激光加热区域之间的位置关系，可以分为三种：激光加热区域重合相减处理、激光加热区域对向错位相减处理、激光加热区域向错位相减处理。
(6)对于扫描方向相反的两个激光加热区域，当二者相互重合(错位距离为0)时，这两个激光加热区域位于试件表面相同位置；当二者反向错位(错位距离为正)时，这两个激光加热区域以相互重合的位置为基准，沿各自的扫描方向彼此反向远离，形成未完全重合的状态；当二者对向错位(错位距离为负)时，这两个激光加热区域以相互重合的位置为基准，沿各自的扫描方向继续对向移动，形成过重合的状态。
(7)针对低热导率的涂层材料，对扫描方向相反的两个激光加热区域进行相互重合的相减处理，会同时抑制裂纹缺陷特征信号将与非缺陷“光效应”噪声信号；对扫描方向相反的两个激光加热区域进行对向错位的相减处理，不能充分的抑制非缺陷“光效应”噪声信号；对扫描方向相反的两个激光加热区域进行反向错位的相减处理，在突显裂纹缺陷特征的同时，也能有效抑制非缺陷“光效应”噪声信号。
(8)一种基于激光加热区域错位相减的图像序列方向归一化处理算法。
(9)通过扫描方向相反的两个激光加热区域进行错位相减处理，将在方向归一化热图像的激光加热中心区域形成一个具有一定温度梯度的温度带。在该温度带内，裂纹缺陷的特征将被清晰呈现，“光效应”噪声信号将得到有效抑制。而通过梯度值排序算法处理，将自动忽略小于温度带内所具有的温度梯度值的非缺陷噪声信号。
(10)在进行激光加热区域反向错位相减处理时，存在对非缺陷“光效应”噪声信号抑制效果最好的最佳错位距离。
(11)最佳错位距离的选择依据。以涂层内部微区结构引起的非缺陷信号的信噪比最小，作为算法处理过程中错位距离的选择依据，将获得最佳的低热导率涂层表面微小裂纹缺陷检测结果。
(12)使用本发明对于低热导率的涂层材料进行检测时，激光激励功率的变化不会影响裂纹缺陷检测的信噪比，而选择较低的激光扫描速度，可以提高裂纹缺陷检测的信噪比。此外，最佳错位距离的选择与激光激励功率的大小无关，与激光扫描速度的大小呈现二次函数关系。
(13)本发明不仅可以用于检测低热导率涂层表面微小裂纹缺陷，也可以用于检测其他表面状况复杂的低热导率材料表面微小裂纹缺陷。
通过本申请提供的实施例，可以显著抑制由涂层表面光学特性差异和涂层内部微区结构引起的非缺陷“光效应”噪声信号，并通过远距离、自动化、完全无接触、无污染的方式，实现低热导率涂层表面微小裂纹缺陷的高信噪比的可视化表征，并且其检测效果优于现有的其他激光热成像检测方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
在本实施例中还提供了一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图10是根据本发明实施例的基于激光加热区域错位相减的裂纹检测装置的结构框图，如图10所示，该基于激光加热区域错位相减的裂纹检测装置包括：
获取单元1001，用于获取激光扫描仪扫描的所述试件表面的第一热图像和第二热图像，所述第一热图像和所述第二热图像扫描方向相反。
处理单元1003，用于以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列。
排序单元1005，用于以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对所述热图像序列排序。
确定单元1007，用于选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
通过本申请提供的实施例，获取单元1001获取激光扫描仪扫描的所述试件表面的第一热图像和第二热图像，所述第一热图像和所述第二热图像扫描方向相反；处理单元1003以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；排序单元1005以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对所述热图像序列排序；确定单元1007选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。一方面，可以有效抑制激光扫描激励过程中，由涂层表面光学特性差异引起的较大温度梯度值；另一方面，可以忽略裂纹与激光加热区域的位置关系，准确地提取温度梯度最大值，作为裂纹缺陷的特征信号，从而获得具有最佳信噪比的可视化结果。进而解决了现有技术中，激光扫描热成像数据处理方法检测低热导率材料信噪比不高，检测微小裂纹困难的问题。
可选的，所述处理单元1003还用于：采用相同的检测参数，分别获得激光线从左到右扫描和从右到左扫描过程的原始热图像序列NR和NL，其中，NR和NL具有相同的采集时间t，NR0和NL0分别是两个方向激光未激励时的原始热图像，其中，所述从左到右对应第一热图像方向，所述从右到左对应第二热图像的方向；在减去各方向上激光未激励时的热图像NR0和NL0后，保持从左向右扫描的热图像序列NR-0的排列顺序不变，对从右向左扫描的热图像序列NL-0进行倒序排列，获得倒序排列的从右向左扫描的热图像序列N0-L，其中，在热图像序列NR-0和N0-L中，任意序列号相同的两张热图像的激光加热区域相互重合；基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，其中，在热图像序列NR-0的末尾和热图像序列N0-L的开头，将分别多出NFPS张无对应相减对象的热图像，去除图像序列NR-0末尾的NFPS张热图像和热图像序列N0-L开头的NFPS张热图像；对扫描方向相反的热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS进行逐帧地相减处理，获得方向归一化热图像序列NR-L-NFPS。
可选的，所述确定单元还用于：对方向归一化热图像序列NR-L-NFPS的每张热图像，沿x轴求解第一空间导数的绝对值，获得温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′；沿时间轴以像素为单位，对温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′进行从大到小排序；选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
可选的，所述确定单元还用于：随着错位帧数NFPS的增加，检测结果中逐渐呈现出竖直分布的密集裂纹，当图像序列以预设目标帧数错位距离进行相减处理时，裂纹缺陷的成像效果最好。
可选的，所述装置还可以包括用于执行如下操作：对于低热导率的热障涂层表面裂纹缺陷，当以小于等于N个错位帧数进行图像序列方向归一化相减处理时，将抑制裂纹缺陷的特征信号，降低裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度；对于涂层内部微区结构，在进行图像序列方向归一化相减处理时，存在一个特定的错位帧数，降低涂层内部微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度。
可选的，所述装置还可以包括用于执行如下操作：当图像序列方向归一化相减处理的错位帧数为预设目标帧数时，由涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比最低。
可选的，所述装置还可以包括用于执行如下操作：通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离。
可选的，所述装置还可以包括用于执行如下操作：以不同的错位距离对图像序列进行错位相减处理，并计算涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比；在相同的激光扫描速度下，激光点扫描的最佳错位距离小于激光线扫描的最佳错位距离；随着激光扫描速度的增加，最佳错位距离不会无限增大；所述激光扫描速度和所述最佳错位距离之间呈二次函数关系。
可选的，所述装置还可以包括用于执行如下操作：激光扫描速度越小，激光扫描路径上的裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间的对比度越大，裂纹缺陷越清晰；激光扫描速度越小，裂纹缺陷特征信号的信噪比越高。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，获取激光扫描仪扫描的试件表面的第一热图像和第二热图像，第一热图像和第二热图像扫描方向相反；
S2，以激光加热区域为基准，对激光扫描方向相反的第一热图像和第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；
S3，以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对热图像序列排序；
S4，选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，获取激光扫描仪扫描的试件表面的第一热图像和第二热图像，第一热图像和第二热图像扫描方向相反；
S2，以激光加热区域为基准，对激光扫描方向相反的第一热图像和第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；
S3，以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对热图像序列排序；
S4，选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测方法，其特征在于，包括：
获取激光扫描仪扫描的试件表面的第一热图像和第二热图像，所述第一热图像和所述第二热图像扫描方向相反；
以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；
以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对所述热图像序列排序；
选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列，包括：
采用相同的检测参数，分别获得激光线从左到右扫描和从右到左扫描过程的原始热图像序列NR和NL，其中，NR和NL具有相同的采集时间t，NR0和NL0分别是两个方向激光未激励时的原始热图像，其中，所述从左到右对应第一热图像方向，所述从右到左对应第二热图像的方向；
在减去各方向上激光未激励时的热图像NR0和NL0后，保持从左向右扫描的热图像序列NR-0的排列顺序不变，对从右向左扫描的热图像序列NL-0进行倒序排列，获得倒序排列的从右向左扫描的热图像序列N0-L，其中，在热图像序列NR-0和N0-L中，任意序列号相同的两张热图像的激光加热区域相互重合；
基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，其中，在热图像序列NR-0的末尾和热图像序列N0-L的开头，将分别多出NFPS张无对应相减对象的热图像，去除图像序列NR-0末尾的NFPS张热图像和热图像序列N0-L开头的NFPS张热图像；
对扫描方向相反的热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS进行逐帧地相减处理，获得方向归一化热图像序列NR-L-NFPS。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像，包括：
对方向归一化热图像序列NR-L-NFPS的每张热图像，沿x轴求解第一空间导数的绝对值，获得温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′；
沿时间轴以像素为单位，对温度梯度图像序列(NR-L-NFPS)′进行从大到小排序；
选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像；
所述基于预设条件选择反向错位帧数NFPS，对热图像序列NR-0和N0-L进行激光加热区域的反向错位对齐处理，获得热图像序列NR-0-NFPS和N0-L-NFPS，包括：
随着错位帧数NFPS的增加，检测结果中逐渐呈现出竖直分布的密集裂纹，当图像序列以预设目标帧数错位距离进行相减处理时，裂纹缺陷的成像效果最好。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对于低热导率的热障涂层表面裂纹缺陷，当以小于等于N个错位帧数进行图像序列方向归一化相减处理时，将抑制裂纹缺陷的特征信号，降低裂纹特征信号与非缺陷区域信号的对比度；
对于涂层内部微区结构，在进行图像序列方向归一化相减处理时，存在一个特定的错位帧数，降低涂层内部微区结构引起的噪声信号与非缺陷区域信号的对比度；
当图像序列方向归一化相减处理的错位帧数为所述预设目标帧数时，由涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比最低；
通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离；
所述通过比较涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比大小，确定图像序列错位相减处理的最佳错位距离，包括：
以不同的错位距离对图像序列进行错位相减处理，并计算涂层内部微区结构引起的噪声信号的信噪比；
在相同的激光扫描速度下，激光点扫描的最佳错位距离小于激光线扫描的最佳错位距离；
随着激光扫描速度的增加，最佳错位距离不会无限增大；
所述激光扫描速度和所述最佳错位距离之间呈二次函数关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
激光扫描速度越小，激光扫描路径上的裂纹缺陷特征信号与非缺陷区域信号之间的对比度越大，裂纹缺陷越清晰；
激光扫描速度越小，裂纹缺陷特征信号的信噪比越高。
6.一种基于激光加热区域错位相减的实验装置，其特征在于，包括：
热像仪(1)固定在光学平台(5)上，用于正对着试件(8)；
所述试件(8)安装在试件夹具(7)上，并通过手动调节升降平台(6)高度，使其位于所述热像仪(1)视野中央；
激光器生成的激光，通过光纤(3)传输至光纤末端准直器(2)，在经过光路整形后照射于所述试件(8)表面；
所述光纤末端准直器(2)安装在电控运动平台(4)上，根据预设条件，调节激光的入射角、扫描路径、扫描速度；
其中，所述热像仪(1)、所述激光器和所述电控运动平台(4)三者均由终端控制计算机控制启停。
7.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：
通过替换不同型号的光纤末端准直器(2)，实现激光点激励和激光线激励的切换。
8.一种基于激光加热区域错位相减的裂纹检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取激光扫描仪扫描的试件表面的第一热图像和第二热图像，所述第一热图像和所述第二热图像扫描方向相反；
处理单元，用于以激光加热区域为基准，对所述激光扫描方向相反的第一热图像和所述第二热图像进行错位相减处理，得到方向归一化热图像序列；
排序单元，用于以像素点为单位，沿着时间轴的温度梯度值对所述热图像序列排序；
确定单元，用于选取由各个位置温度梯度值最大的像素点组成的热图像，确定用于裂纹检测的目标热图像。
9.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至5任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至5任一项中所述的方法。
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