Algorithms for efficient and quantitative non-destructive testing by pulsed thermography

Abstract

This dissertation is devoted to pulsed thermography (PT). The main research topic is reconstruction of defect shape from thermographic data. The data compression problem is also considered. The reconstruction of the defect shape from pulsed thermography data is an ill-posed inverse problem. The existing algorithms are applicable only for ideal defect cases. In this work a new defect shape reconstruction algorithm is proposed. The developed algorithm combines the principle of the thermal pulse reflection in the one-dimensional domain with the numerical simulation of the PT experiment. The algorithm can be applied for wide classes of defects. The experimental reconstruction of the corrosion profile in a steel sample by the developed algorithm is presented. In this work the problem of data compression in PT is discussed. Lossy and lossless methods are proposed. Both methods are based on pre-processing the data and application of existing compression algorithms, an image compression algorithm (JPEG2000) for the lossy method and a lossless compression algorithm (ZIP) for the lossless method. In each case the pre-processing transforms the data based on the specific information content of PT that, in consequence, increases the compression ratio. A comparison with other compression algorithms is presented.

Das Hauptziel dieser Dissertation ist die Rekonstruktion von Defekten aus thermographischen Daten bei der Pulsthermographie (PT). Das Problem der Datenkomprimierung wird ebenfalls betrachtet.Die Rekonstruktion der Fehlerform aus Pulsthermographiedaten ist ein schlecht gestelltes inverses Problem. Die existierenden Algorithmen sind nur im Fall idealer Fehler anwendbar. In dieser Arbeit wird ein neuer Rekonstruktionsalgorithmus vorgeschlagen. Das entwickelte Verfahren kombiniert das Prinzip der thermischen Pulsreflektion im eindimensionalen Bereich mit der numerischen Simulation des PT Experiments. Der Algorithmus kann für eine große Klasse von Fehlern eingesetzt werden. Die experimentelle Rekonstruktion eines Fehlerprofils in einer Stahlprobe wird beschrieben.In dieser Arbeit wird außerdem das Problem der Datenkomprimierung bei der PT betrachtet. Verlustbehaftete und verlustfreie Verfahren werden vorgeschlagen. Beide Methoden basieren auf einer Vorverarbeitung der Daten und Anwendung existierender Komprimierungsalgorithmen. Im Fall der verlustbehafteten Methode wurde JPEG2000 und im verlustfreien Fall ZIP eingesetzt. Die Vorverarbeitung transformiert jeweils die Daten gemäß dem spezifischen Informationsgehalt der PT, so dass die Komprimierungsrate erhöht wird. Ein Vergleich mit anderen Komprimierungsalgorithmen wird durchgeführt.