无损检测技术(Nondestructive Testing, NDT)在保障产品制造质量和重大工程设备安全服役等方面具有重大意义。裂纹会导致材料或构件的脆性断裂,引发灾难性事故,造成人员和经济巨大损失,因此对裂纹的检测至关重要。由于各构件或设备结构复杂,微小自然裂纹不易察觉且实际检测环境的复杂性,使无损检测技术面临诸多挑战。涡流脉冲热成像技术(Eddy Current Pulsed Thermography,ECPT)因其单次检测面积大、快速及非接触式检测等优势,已被广泛应用于导体材料的缺陷检测。在涡流脉冲热成像的相关研究中,虽取得了一定成果,但针对缺陷的量化评估和检测误差分析研究不深入,这阻碍了涡流热成像无损检测技术在工业中的应用。因此,本论文通过涡流脉冲热成像技术,针对表面裂纹,深入讨论其温度分布特性,分析比较不同的热特征提取方法,并对检测结果进行定量评估,得出客观判断依据,旨在为热成像的裂纹量化检测提供指导性理论依据。本文的主要研究内容如下:1)基于涡流脉冲热成像技术,通过仿真与实验手段,讨论不同尺寸表面裂纹热分布呈现的尖端和底部特征信息,对其温度分布特性进行深入分析,并为不同热特征提取方法的缺陷检测性能提供评估依据。2)综合评估多类常用热特征提取方法(脉冲相位法、数据归一化、温度信号重构、主成分分析和独立成分分析),利用量化准确率评估指标F-Score客观地分析和比较不同热特征提取方法对缺陷的检测性能。研究结果表明,独立成分分析对裂纹检测效果较好,可有效抑制激励不均匀、噪声等带来的干扰,并可增强缺陷信息,获得较好缺陷辨识结果,为热图特征提取方法的选择提供了客观选择依据。3)提出了基于直方图的迭代阈值图像分割方法,以实现涡流脉冲热图的裂纹分割,并通过仿真和实验验证了该方法的可靠性和准确度。再者,结合热特征提取方法评估结果,提出了一套从热图预处理、后处理到定量评估的方案,以实现缺陷的定量检测和评估,为表面裂纹的无损检测以及寿命评估提供了一种新的思想。与此同时,本文提出了一种基于热图一阶统计特性和遗传算法的图像分割方法,以实现分割阈值的自动选取。该方法可有效抑制噪声等干扰,准确地将缺陷从背景中分割出来,并通过与其他图像分割算法进行检测性能的对比分析,结果表明所提出的自动分割算法性能较优。