图像处理技术在腐蚀检测中的应用研究现状

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1、图像处理技术在腐蚀检测中的应用研究现状刘玲玲1，李军2，郑德兴3(1．安徽广播电视大学城建学院安徽合肥，230000；2．安徽西土瓦建筑工程有限公司，安徽合肥，230000；3．马鞍山市长钢置业有限公司，安徽马鞍山，243000)摘要：腐蚀是自然界普遍存在的现象，而图像是记录金属材料表面形貌的重要载体，本文总结了近年来图像处理技术在腐蚀检测中的应用，从而为进一步进行腐蚀检测、安全评定奠定基础。关键词：图像处理；腐蚀；检测；研究现状中图分类号：TGll3．23+1文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)04—0100一030前言腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质，遍

2、及国民经济和国防建设的各个部门，每年都有大量的金属构件和设备因腐蚀而报废，给国民经济带来巨大损失。据估计，全世界每年因腐蚀而报废的金属的量相当于金属年产量的1／4～1／3，发达国家每年因腐蚀造成的损失占国民生产总值的2—4％，而且呈逐年增加趋势¨。1。金属材料在自然环境中的使用非常普遍，因此对自然环境中材料的腐蚀程度进行检测具有十分重要的意义。而腐蚀图像是记录金属材料表面形貌的重要载体，不同的形貌图像包含着不同的纹理和灰度信息，反映了表面腐蚀形貌的起伏变化，可以反映出腐蚀引起的材料表面形貌变化和腐蚀损伤度，因此，从材料表面腐蚀形貌图像中提取形貌特征参数，对腐蚀形貌以定量化表述，对深入研

3、究腐蚀规律具有重要意义日j。目前国内外学者应用图像处理技术检测腐蚀已取得了一些可喜的成绩。本文对当前国内外相关研究现状进行总结分析，提出有待继续研究的问题，为进一步进行腐蚀检测、安全评定奠定基础。1研究现状1．1研究方法1．1．1二值化法在腐蚀科学中，数字图像处理技术最早应用于点蚀的描述和评价。1981年D．Itzhak等用图像方法研究了AISl304不锈钢在10％FeCl50oC时浸泡20min产生的腐蚀图像。图像是用扫描仪直接扫描腐蚀材料照片得到的，然后将所得的图像进行二值化处理，统计整个试样表面不同大小的蚀孔数，定义并定量计算试样的点蚀率为9．73％【4J。苏润西、宋诗哲在点蚀图

4、像采集系统建立和实验方法确定方面做了一些有意义的探索，建立了基于恒电位的原位图像采集系统和测试方法，设计适合于长焦距显微镜的电解池系统并进行图像采集，对得到的304不锈钢恒电位过程图像分析结果表明，在蚀孔出现过程中图像的灰度变化与蚀孔的产作者简介：刘玲玲(1953一)女，汉族，安徽合肥人，副教授。生和发展有直接关系，当发生点蚀时，灰度值向小的方向移动，灰度统计直方图上出现双峰，通过分析电化学测试参数与图像信息得知点蚀发生比率与反应消耗的电量之间存在一定的相关性∞-。1．1．2分形理论20世纪70年代，数学家Mandelbrot创立了一对自然界出现的那些凸凹、破碎、粗糙而不连续的、不光滑

5、的形状，提出了一种新的数学语言——分形几何，这很好的解决了自然界中那些凸凹、破碎、粗糙而不连续的、不光滑的形状，例如蜿蜒曲折的海岸线、起伏不定的山脉、粗糙不堪的断面、变幻无常的浮云等等№J。如今分形理论已广泛应用在各类学科中峥“40分形理论的基本特征是随机性、自仿射性或自相似性。腐蚀构件表面相对它的均质平面的偏差可以认为是一个随机过程Z(X)，同时这个表面轮廓在不同的放大倍数下可以看到不断出现的更加详细的表面结构即具有自相似性，然而大部分表面的纵向和横向测量尺度不同，被放大后的倍数也不相同，即表现出自仿射性，因此可以把分形理论作为表征腐蚀构件表面的表征方法¨“。国内王守瑛等人将分形的概

6、念应用于腐蚀形貌图像的特征提取，计算扫描得到的实海腐蚀试片图像的分形维数、广义维数、面积因子和空隙特征，并作为分析诊断系统的输入＆用模糊模式识别理论建立了基于图像分形特征的腐蚀形貌图像诊断系统，可以由图像的分形特征值判断金属的表面腐蚀形貌¨“。国内的许述剑、翁永基等人采用图像分维探讨了腐蚀图像特征与表面腐蚀坑分布特征的关系，统计碳钢土壤腐蚀试片表面测量数据表明，蚀坑直径和深度分布在一定尺度范围内遵循幂函数方程，同时，根据盒计数法原理提出计算图像二维和三维分维的方法。大量实验数据证实，腐蚀图像二维和三维分维分别与坑直径和坑深度分布分维线性相关，并在数值上近似相等。这为根据腐蚀图像特征确定

7、腐蚀表面坑分布规律提供了简便快捷的方法ⅢJ。同时根据碳钢在NaCI，HCl和土壤溶液中不同时间的腐蚀及在塔里木现场腐蚀试验中不同土壤环境的腐蚀，研究腐蚀发展程度和表面形貌图像特征的关系，结果表明，灰度直方图峰宽(PW)和试片平均腐蚀速度呈良好线性关系；图像分维(FD)和腐蚀坑分布有较好相关性，图像二维、三维分维代表坑直径、坑深分布分维；用多重分形法提取的图像特征△d比图像分维和腐蚀速度有更好相关性¨8

8、。1．1．3小波分析小波分析是80年代后期