水工鋼結構腐蝕的圖像識別技術

葉慰

摘要：在水利工程建筑物中，其金屬結構長時間與侵蝕性介質接觸，會受到一定程度的化學侵蝕，并且引起受到風浪以及高速水流的反復沖擊，易將其沖撞破壞，同時，水中的泥沙也會鋼結構產生一定的沖刷，以上這些因素均會導致水工金屬結構受到損壞。而當前階段，我們迫切需要解決的一個問題就是將金屬結構的腐蝕狀況檢定技術與抵抗腐蝕能力的提升。鑒于此，文章詳細論述了水工鋼結構腐蝕的圖像識別技術，旨在可以為相關業界人士提供有價值的借鑒與參考，最終能夠為行業的發展貢獻自己應有的力量。

Abstract： In water conservancy engineering buildings， when the metal structure is in contact with aggressive media for a long time， it will be chemically eroded to a certain degree， and it will be repeatedly impacted by wind waves and high-speed water flow， which is easy to crash and destroy. At the same time， the sediment in the water will also produce a certain amount of erosion of the steel structure. All these factors will cause damage to the hydraulic metal structure. At the current stage， one of the problems we urgently need to solve is the improvement of the corrosion detection technology and corrosion resistance of metal structures. In view of this， the article discusses the image recognition technology of hydraulic steel structure corrosion in detail， aiming to provide a valuable reference for relevant industry personnel， and ultimately contribute to the development of the industry.

關鍵詞：水工;鋼結構;腐蝕;圖像識別技術

Key words： hydraulics;steel structure;corrosion;image recognition technology

中圖分類號：TP391.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）19-0203-02

0 ?引言

當前，社會經濟日新月異發展，鋼結構基于自身擁有的很多的優勢特點，為此被廣泛的應用在建筑業中，并成為了時下建筑業發展的的一個必然選擇。然而，鋼結構腐蝕的問題我們也不能忽視，因其腐蝕原因會嚴重的威脅到鋼結構工程的可靠性與安全性。據相關統計可知，全世界一年由于腐蝕導致的金屬損失約占10%-20%，而將其兌換成現金，則有很龐大的數目，而所占比重最大的當屬建筑業中的鋼結構腐蝕。所以，建筑業想要更加穩定安全的發展，最大程度確保人身安全，則需要強化對鋼結構的防護。

通常在一般工程中可使用歐拉幾何法度量構建，但卻不能表示腐蝕情況的分布與形狀特征，鑒于此，在20世紀英國就咸用數字壓縮技術對照片進行處理，進而讓更多的人應用圖形處理技術來獲取被拍攝物的有關信息。并利用二值化處理圖像技術，得到不銹鋼腐蝕圖像呈現的孔蝕率特性，并對腐蝕對鋼結構性能引發的削弱影響進行分析，還能定性分類與判定鋁合金、鈦合金等其它金屬在不同腐蝕條件下產生的石坑大小、形狀及石坑形態特征，最終為鋼結構構件的表面特性和空化形態特性的描述提供了有效的方法，從而實現對水工鋼結構腐蝕情況的更好檢查，增強安全性和可靠性。

1 ?水工鋼構腐蝕原理

鋼結構在水利水電工程中進行著廣泛的應用，所以常會出現腐蝕性的問題，如在水電站的廠房上和攔河壩生的應用等，會經常見到鋼結構的腐蝕問題，若未對其有效的實施治理與防護，則會最終影響工程的可靠性與安全性。

1.1 腐蝕定義 ?物質與外界介質接觸后，會發生化學作用，然后產生自身損壞的現象。

1.2 電化學腐蝕形式 ?金屬鋼結構同接觸介質產生電化學反應，將逝去或獲得電子，最終形成電流，進而出現化學反應。而水工鋼閘門在大部分狀況下出現的即為電化學形式的腐蝕，其定義：在電解質中，不同類型的金屬表面的一些位置會出現電極電位差別，進而產生電位差、陰極反應、陽極反應，在這個過程中電子會出現移動，進而最終形成腐蝕過程，進而產生電位差、陰極反應、陽極反應，在這個過程中，電子會移動，最終形成腐蝕過程，使陽極腐蝕，但保護陰極。這個過程中，鋼結構表面存在電位差，陽極與陰極接觸，陽極、陰極在連接介質中，這是電化學腐蝕的三要素。

1.3 水工鋼結構腐蝕特征 ?對于水工結構而言，其長時間在各類水質中浸泡，如工業酸堿廢水、淡水、海水等中，經水位變化或波浪起伏飛濺的作用，使其長期處于干濕交替、陰暗潮濕中。此外，高速水流沖刷，陽光直射、水生物附著、空氣污染等多重因素也會讓水工結構處在惡劣環境，最終導致腐蝕情況嚴重。當水工結構被腐蝕后，表面會呈現凹凸不平、銹蝕孔洞等，從而無法精準實施定量化描述。鋼結構剛開始出現銹蝕時，其表面發暗，輕銹顏色為暗紅，然后隨著時間的慢慢推移會發生棕黃色或褐色，而最嚴重時會呈現出銹坑、以及褐色與棕色疤痕，而發生化學反應之后的產物為Fe3O4、Fe2O3、FeO，而在腐蝕區域中這三者都始終是一起存在的，從而隨著時間的變化會使腐蝕程度增加。

2 ?水工鋼結構腐蝕圖像識別技術

2.1 用數字化方法處理圖像 ?英國是從上世紀20年代至今，第一個用數字壓縮技術對照片進行處理，應用圖像處理技術后，桀紂創造了獲取被攝體信息法，此這項技術的誕生贏得了各界的廣泛關注。圖像處理技術分析了由太空船返回地球的照片，再用圖像二值化處理技術處理，進而得出了不銹鋼腐蝕圖像的點蝕速率特性、圖像分析法，然后確定局部腐蝕形貌，最終得到蝕孔的三維分布圖，以上這些均為數字化方法在工程實踐中的使用以及擴展，這些技術也為科技的進一步發展起到了推動作用，同時，為水工鋼結構腐蝕驗證提供了精準的研究方向，最終為今后工程管理部門科學與精準的掌握設備提供強大的技術手段與方法。

2.2 圖像數字化 ?計算機智能對數字化的圖像進行處理，為此，因此，圖像數字化是圖像分析的前提，像素計算機圖像顯示的最小單位，有突出的自相似特點。圖像數字化指在記錄圖像的過程中，對每個像素位置的明暗度進行標準化采樣和量化，轉換后記錄圖像對應點的敏感度，最終形成定量化的數字信息。而每個項目都存在兩個屬性信息，即位置與灰度，其就好比個二維坐標，利用這個坐標信息記錄該位置像素，這兩個坐標決定了其對應的行、列，明暗度值矩陣表示灰度信息像素位置。

2.3 水工鋼結構腐蝕圖像識別技術 ?近一些年，隨著科技與經濟的飛速發展，在各個領域中圖像處理技術得到了廣泛的應用與發展，通過對圖像識別技術的研究，掌握圖像的內涵和特征信息，已經成為工程技術人員掌握圖像的關鍵方法，準確掌握圖像中記錄的腐蝕分布狀態、形態特征等定量信息，讓工程安全、可靠運行擁有堅實的技術基礎。水工鋼結構腐蝕狀態的實際信息都涵蓋在了圖像處理技術獲得的灰度值中，其大小反映了腐蝕形態和凹凸性。此外，根據灰色統計參數和表面分布的不均勻性，分析了腐蝕區的形貌特征、波動規律。利用圖像灰度指數、熵模型的構建，進而得出圖像前景熵和背景熵之和的最高灰度值，然后將其當做圖像識別的最關鍵點。

要想確定它，要先采集圖像，然后處理圖像變換后的數字圖像，最終獲得圖像灰度與像素總數，并通過這兩個數值對闕值進行確定，當闕值確定后，再對計算灰度概率、樹、像素設計目標、背景概率，根據計算結果計算出目標總熵，然后再結合具體情況多目標總熵和進行判斷，看其到底是不是最大值，若不是最大的，則要對闕值重新取定，并重新再計算以此，若是最大的則代表已經完成了計算，并得出最后的闕值，這是最大熵閾值分割算法步驟，通過腐蝕發生面積、統計面積比的確定，確定腐蝕分布信息。通過圖像識別技術對腐蝕發生區面積進行識別，此技術重點是二值化處理腐蝕圖像。即腐蝕區和非腐蝕區分布情況和信息可通過圖像黑白二值化法進行描述，然后通過對數值分析統計法進行利用，掌握了鋼結構腐蝕面積所反映的定量面積比信息。

計算流程：先對圖像分析，并實施分割，獲取腐蝕圖像分布的整體面貌，接著二值化處理圖像，實施區域幅值，然后再掃描列與行的像素，并判斷去到底是不是腐蝕像素，假若不是，就返回到上一個步驟，然后再實施重新的掃描判斷，若有腐蝕情況存在就在面積數上加1以后，確定到底要不要進行終止，若不終止，要回到第二步，然后進行取悅賦值掃描。一旦確定就要終止，然后對面積比進行計算，最終獲得結果，以上這些情況就是對腐蝕分布情況進行計算的流程。

3 ?鋼結構腐蝕圖像識別后的防護

水工鋼結構防腐中，一定要緊抓效益、安全與質量這個中心，并以這個中心全面開展相關工作。先要保證合理設計鋼結構，并利用精心的組織安排，以確保實現預期的防銹蝕與腐蝕的效果。水工鋼結構一定要提前制定好相應的防腐方案，并明確掌握和熟悉運行條件、水文水質、水環境、保護期等特殊要求，接著編科學合理的對方案進行選擇和優化，最終選擇一個最理想的方案。

在具體施工前，需要對工程狀況進行更多的觀察，清晰的掌握好現場的具體狀況以及工程特點，最大程度的充分利用如公司擁有的水電設施、腳手架、防塵設施、起吊設備等存在的現實條件，施工現場中，也需要對當地的材料、設備進行合理的規劃、利用、布置，從而確保效率達到最大化狀態。有很多方式能夠很好的防護鋼結構腐蝕狀況，如可應用有機和無機涂料等，使用涂刷漆料的方式，將其在鋼結構表面上刷涂一層，通過這樣的方式，可對鋼結構、關介質形成有效的隔離，達到最佳保護效果。此外，金屬層也可以被涂覆，比如，在水工結構表面可以鍍鋅、鉻、鎳、熱浸鋅、鋁等;熱噴鋅、鋁等;且也可使用陰極保護法，鋼結構使用外加電流或同性陽極進行相連接;化學膜轉化采用鈍化、磷化、氧化處理。水工鋼結構通過這些方式做好防護，可有效防止出現腐蝕情況，最終對工程的可靠性與安全性形成最理想的保護。

4 ?結束語

今天，社會經濟迅速騰飛，帶動了我國水利工程業的蓬勃繁榮，隨著其規模與數量的不斷擴大，其中也逐漸暴露出更多的問題，為此，需要我們進行高度重視。而水工鋼結構腐蝕圖像用圖像識別技術處理時，應用灰度處理法、二值化處理法，獲得水工鋼結構腐蝕形態及腐蝕分布特征，經定量化描述后，鋼結構的安全狀態可被精準掌握，這有十分巨大的現實意義。當我們確定好腐蝕特征以后，為能夠有效控制水工金屬腐蝕著需要應用合理科學的防腐措施，當前時期，現代工業迅猛發展，鋼材的使用量逐年增加，在某種程度上，也讓新型防腐材料、防腐技術呈現出蓬勃發展態勢，在一定程度上對水工建筑物的鋼筋保護發揮著巨大的現實作用，最終能夠為行業的健康可持續發展保駕護航。

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