碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)以其比强度高、比模量大、抗疲劳等优异的性能在航空航天、石油化工、风力发电、汽车、船舶以及军事工业等领域得到广泛应用,CFRP层板但在其制备、使用过程中,常因为制备工艺与使用环境影响,产生分层、脱粘、孔隙、纤维断裂等多种缺陷与损伤。这些损伤将极大影响了碳纤维复合材料的性能与寿命。扫描红外热波成像无损检测技术作为一种由红外热成像技术与自动化技术相结合的无损检测技术,因为其高效、非接触等方面的优势,为CFRP层板缺陷的快速检测提供了一种新方法。本文对CFRP层板的扫描红外热波成像无损检测原理分析与仿真技术、扫描红外热波成像无损检测系统研制、扫描红外图像序列处理算法等关键技术开展了系统深入的研究。首先,研究了高斯型线热流激励CFRP层板的热传递过程及温度场分布。建立了CFRP层板在高斯型线热流激励环境下的热传导模型,并采用有限元法对模型进行求解。分析了激光功率、扫描速度与缺陷几何特征对表面温度信号对影响和规律,讨论扫描红外热波检测技术对CFRP层板缺陷检测的适用性。其次,搭建了扫描阵列激光激励红外热波成像无损检测系统,并进行了相关试验研究。具体包括硬件系统搭建与软件系统的设计,所编写的红外图像处理软件可对采集到的图像序列进行准静态重构、也可使用红外图像序列处理算法对重构后的图像序列进行处理;设计与制备了CFRP层板缺陷的模拟试样件,改进了准静态重构算法,提高了准静态重构算法的运算速度。通过实验研究,分析了缺陷几何特征对检测试样件表面温度信号的影响规律,验证了模型的正确性。最后,研究了扫描检测环境下的红外图像序列处理算法(相位脉冲法,PPT、主成份分析法,PCA、偏最小二乘回归法,PLSR),并利用上述算法对扫描红外图像序列进行了处理与温度信号特征提取。提取得到特征图像相比于重构后图像均提高了信噪比,其中PLSR与PPT方法所提取的缺陷特征信噪比高于其他方法。提出了相似光流法对热流横向热扩散的抑制方法,采用相似光流法增强的图像序列显著的改善了热流横向扩散效应并提高了图像信噪比,提高了缺陷检测能力。