复合材料作为一种新兴材料,凭借其强度高、重量轻、隔热性好等优良性能,近年来被广泛应用于工业生产的各个领域。但其在加工制造及使用时,可能会产生脱粘、孔隙等缺陷问题。这些问题会使复合材料性能快速下降,最终影响材料的可靠性。尽管破坏性试验检测法可以较好地完成材料的质量检测,但其破坏了材料的结构,因而只能抽样检测,无法实现在线实时检测。因此,应用先进的无损检测技术实现对材料缺陷的检测与判定,具有重要的现实意义。红外热波无损检测技术作为无损检测的主要技术之一,凭借较好的缺陷识别效率、便捷的实验操作和非接触性等优点,为复合材料表面及亚表面缺陷的无损检测提供了一种新方法。因此,本文以石膏板复合材料为例,分析了脉冲式红外热波无损检测理论,搭建了基于半导体激光器激励的检测试验装置并测试其性能,通过对红外图像序列的有效处理与分割,实现了对复合材料表面及亚表面缺陷的精确检出。本论文的研究成果可以推广到其它种类复合材料的缺陷检测中,具体的研究内容如下:（1）基于传热学等相关理论基础,在脉冲热激励条件下,对含缺陷半无限大平板构件的表面温度场进行推导与分析,为试验研究提供理论依据。分析了热激励源垂直入射时,绝热性和导热性缺陷材料的热分布状态。根据检测任务要求,本文确定选用脉冲热成像方法,进行红外热波无损检测。分析并比较了激光加热的优点,本文最终选择半导体激光器作为激励源进行热波无损检测。（2）本文搭建了基于半导体激光器激励的红外热波无损检测装置实验平台,可实现对被检试件的快速可靠检测,并对热激励源系统的可控性能与热激励源均匀性进行测试分析。结果表明:搭建的半导体激光器热激励系统具有可控性强、激励均匀的优势,试件可产生有效温差从而实现复合材料的无损检测。（3）本文应用核主成分分析—模糊C均值聚类的图像处理算法,对红外图像序列进行有效地处理与分析,实现了石膏板复合材料表面及亚表面缺陷的识别。实验结果表明:该算法生成的被检试件图像序列的重构图较清晰,信噪比得到提升。算法具有较好的抗噪能力,实现了被检试件缺陷的精确识别,检出缺陷与实际缺陷的吻合度高,分割正确率高。