红外热波成像检测以其非接触、快速、一次检测面积大等优势得到高度重视和广泛应用,已成为无损检测和评价的新技术。现代电子、信号处理技术特别是图像处理技术的进步,对红外热波成像无损检测技术的发展起到了极大地推动作用。本课题根据在不同时间点上获得的表面热波序列图像与物体内部结构之间的关系,利用热层析重建技术得到物体表面下结构的细致图像。热激励源及检测系统直接影响红外热波成像检测的结果,为此构建了红外热波成像检测的实验系统,对不同激励条件和不同缺陷形式下的红外热波成像检测进行研究。由于外部干扰及表面状况严重影响主动式红外热波检测的效果,故排除干扰、改善图像观测效果是红外热波成像检测重要而且基础的工作。虽然这方面已经取得了积极成果,但是干扰的形式多样,新的处理方法也不断出现。本文对采用数学形态学进行红外热波图像预处理的方法进行研究,提出了基于数学形态学的热波图像噪声滤除、缺陷中心提取和图像分割等方法。层析重建是定量无损检测的最终目标和检测定量化的最终形式,对损伤程度的评估具有重要意义。本文在总结传统三维重建算法的基础上,根据红外热波检测的特点,提出基于等值面的投影重建算法,重建结果表明,此算法可以很好地重建物体表面下的结构信息。本文还运用ANSYS高级分析技术APDL,分析了不同热激励形式作用下表面温度与时间的关系,得出了不同缺陷形式的被测对象在幅值和频率调制激励下的的仿真结果,进而分析了表面温度变化与调制幅值及频率之间的关系,为进行基于相位分析热层析重建打下基础。