水工钢结构腐蚀的图像识别技术

0 引言

当前，社会经济日新月异发展，钢结构基于自身拥有的很多的优势特点，为此被广泛的应用在建筑业中，并成为了时下建筑业发展的的一个必然选择。然而，钢结构腐蚀的问题我们也不能忽视，因其腐蚀原因会严重的威胁到钢结构工程的可靠性与安全性。据相关统计可知，全世界一年由于腐蚀导致的金属损失约占10%-20%，而将其兑换成现金，则有很庞大的数目，而所占比重最大的当属建筑业中的钢结构腐蚀。所以，建筑业想要更加稳定安全的发展，最大程度确保人身安全，则需要强化对钢结构的防护。

通常在一般工程中可使用欧拉几何法度量构建，但却不能表示腐蚀情况的分布与形状特征，鉴于此，在20世纪英国就咸用数字压缩技术对照片进行处理，进而让更多的人应用图形处理技术来获取被拍摄物的有关信息。并利用二值化处理图像技术，得到不锈钢腐蚀图像呈现的孔蚀率特性，并对腐蚀对钢结构性能引发的削弱影响进行分析，还能定性分类与判定铝合金、钛合金等其它金属在不同腐蚀条件下产生的石坑大小、形状及石坑形态特征，最终为钢结构构件的表面特性和空化形态特性的描述提供了有效的方法，从而实现对水工钢结构腐蚀情况的更好检查，增强安全性和可靠性。

1 水工钢构腐蚀原理

钢结构在水利水电工程中进行着广泛的应用，所以常会出现腐蚀性的问题，如在水电站的厂房上和拦河坝生的应用等，会经常见到钢结构的腐蚀问题，若未对其有效的实施治理与防护，则会最终影响工程的可靠性与安全性。

1.1 腐蚀定义 物质与外界介质接触后，会发生化学作用，然后产生自身损坏的现象。

1.2 电化学腐蚀形式 金属钢结构同接触介质产生电化学反应，将逝去或获得电子，最终形成电流，进而出现化学反应。而水工钢闸门在大部分状况下出现的即为电化学形式的腐蚀，其定义：在电解质中，不同类型的金属表面的一些位置会出现电极电位差别，进而产生电位差、阴极反应、阳极反应，在这个过程中电子会出现移动，进而最终形成腐蚀过程，进而产生电位差、阴极反应、阳极反应，在这个过程中，电子会移动，最终形成腐蚀过程，使阳极腐蚀，但保护阴极。这个过程中，钢结构表面存在电位差，阳极与阴极接触，阳极、阴极在连接介质中，这是电化学腐蚀的三要素。

1.3 水工钢结构腐蚀特征 对于水工结构而言，其长时间在各类水质中浸泡，如工业酸碱废水、淡水、海水等中，经水位变化或波浪起伏飞溅的作用，使其长期处于干湿交替、阴暗潮湿中。此外，高速水流冲刷，阳光直射、水生物附着、空气污染等多重因素也会让水工结构处在恶劣环境，最终导致腐蚀情况严重。当水工结构被腐蚀后，表面会呈现凹凸不平、锈蚀孔洞等，从而无法精准实施定量化描述。钢结构刚开始出现锈蚀时，其表面发暗，轻锈颜色为暗红，然后随着时间的慢慢推移会发生棕黄色或褐色，而最严重时会呈现出锈坑、以及褐色与棕色疤痕，而发生化学反应之后的产物为Fe3O4、Fe2O3、FeO，而在腐蚀区域中这三者都始终是一起存在的，从而随着时间的变化会使腐蚀程度增加。

2 水工钢结构腐蚀图像识别技术

2.1 用数字化方法处理图像 英国是从上世纪20年代至今，第一个用数字压缩技术对照片进行处理，应用图像处理技术后，桀纣创造了获取被摄体信息法，此这项技术的诞生赢得了各界的广泛关注。图像处理技术分析了由太空船返回地球的照片，再用图像二值化处理技术处理，进而得出了不锈钢腐蚀图像的点蚀速率特性、图像分析法，然后确定局部腐蚀形貌，最终得到蚀孔的三维分布图，以上这些均为数字化方法在工程实践中的使用以及扩展，这些技术也为科技的进一步发展起到了推动作用，同时，为水工钢结构腐蚀验证提供了精准的研究方向，最终为今后工程管理部门科学与精准的掌握设备提供强大的技术手段与方法。

2.2 图像数字化 计算机智能对数字化的图像进行处理，为此，因此，图像数字化是图像分析的前提，像素计算机图像显示的最小单位，有突出的自相似特点。图像数字化指在记录图像的过程中，对每个像素位置的明暗度进行标准化采样和量化，转换后记录图像对应点的敏感度，最终形成定量化的数字信息。而每个项目都存在两个属性信息，即位置与灰度，其就好比个二维坐标，利用这个坐标信息记录该位置像素，这两个坐标决定了其对应的行、列，明暗度值矩阵表示灰度信息像素位置。

文章来源：《水资源与水工程学报》 网址: http://www.szyysgcxb.cn/qikandaodu/2021/0121/449.html