基于超声和红外序列的时间自加权建模方法，用于CF/PEEK复合材料冲击损伤的分割

《COMPOSITE STRUCTURES》：Temporal self-weighting modeling of ultrasound infrared sequence for impact damage segmentation in CF/PEEK composites

　　

年旺|吴博文|周建武|崔志高|赵志斌|李庆辉|郭文新

摘要

碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）复合材料作为航空航天器中的关键部件，其冲击损伤的评估至关重要。然而，广泛使用的超声C扫描技术在成像过程中耗时较长。本文指出，超声红外热成像（UIT）结合无监督损伤分割方法，为确定损伤区域提供了一种可行且高效的替代方案。首先，我们构建了包含UIT和C扫描图像的配对数据集，这些图像来自经过冲击测试的CF/PEEK试样。此外，我们提出了一种时间自加权模型（TSM）来增强UIT序列中关键帧的重要性，并采用了一种上下文聚合锚点（CAA）策略，通过利用时间变化特性来估计像素与锚点之间的相似性，从而降低计算复杂度。最后，我们设计了一种高效的两步交替算法，用于联合优化时间权重和相似性矩阵，从而提高损伤分割的准确性。实验结果表明，利用UIT序列，我们的TSM能够准确分割冲击损伤区域，分割结果与C扫描参考结果的偏差通常低于5%，这对于提高航空设备的可靠性和维护效率具有实际价值。