[发明专利]一种闸门门叶表面锈蚀的图像检测系统及锈蚀面积快速测算方法

说明书

本发明提供了一种闸门门叶表面锈蚀的图像检测系统及锈蚀面积快速测算方法，它包括用于对闸门的锈蚀情况进行前端图像采集的图像采集平台，所述图像采集平台包括由多个相机构成的相机阵列平台、光源、通信线缆、固定支架装置、拍摄控制平台以及计算机；图像采集平台通过无线或者有线通讯方式与后端的图像数据处理平台相连，所述图像数据处理平台采用计算机，闸门门叶表面锈蚀图像经过PC机中图像处理工作站的处理、检测，最后在人机界面输出显示检测结果。基于成像投影模型求解变换矩阵对校正后的各视角图像融合拼接，采用深度学习网络训练锈蚀分割模型进行锈蚀分割，借助像素数量和实际面积的比例关系测量面积。

技术领域

本发明涉及水工钢闸门门叶表面锈蚀图像检测，安全测评及运维保障领域，特别涉及一种水工钢闸门门叶表面锈蚀的图像检测装置和水工钢闸门门叶表面不规则锈蚀面积的快速测算方法。

背景技术

水工钢闸门作为各类河流或水库闸坝中调节库容的关键装备，服役年限达数十年之久。长时间受水流冲刷和浸泡、水生物侵蚀、水流冲击、泥沙冲磨、阳光照射等环境因素影响，水工钢闸门中的闸门门叶表面的氧化皮、锈斑、蚀坑等锈蚀形态是影响水工钢闸门安全运行的重要因素之一。这些锈蚀形态导致了闸门门叶的有效承载面积迅速减少，刚度降低，对闸门门叶正常运行构成了极大的安全隐患。本发明搭建一套闸门门叶锈蚀的视觉检测装置及锈蚀面积快速测评方法，以此对闸门门叶表面锈蚀形态进行快速检测并对不规则锈蚀面积进行精确测算。本发明所研究内容主要涉及图像处理、深度学习、机器视觉、检测技术、计算机控制等，该发明的实施有助于维护管理人员准确掌握闸门门叶表面的锈蚀形态，进而可靠评估闸门目前所处的运行状态。

目前针对闸门门叶的锈蚀检测通常是以人工目测为主，检修人员往往结合个人经验对闸门门叶的锈蚀情况进行综合判定。采用人工目测时，不同人员对同一锈蚀区域的检修结果存在差异，甚至相同检修人员对同一锈蚀区域进行多次重复测评也可能会出现结果并不一致的情形。此外，在闸门门叶锈蚀特征形成初期，锈蚀区域颜色、纹理等特征并不明显，且锈蚀面积不规则，锈蚀过程动态发展，此时利用人工目测很难客观评价闸门门叶的锈蚀特征信息，也很难准确计算出不规则锈蚀区域的面积大小。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种闸门门叶表面锈蚀的图像检测系统及锈蚀面积快速测算方法。利用视觉图像技术进行锈蚀检测，可以获取到闸门门叶表面锈蚀的分布状况，并精确计算出锈蚀面积大小，以此为闸门门叶的锈蚀等级评估提供准确可靠的基础数据。由于相机阵列在视觉图像检测领域体现出大视场、高探测能力、高分辨能力等显著性特征，因此本发明通过设计搭建相机阵列从不同视角采集闸门门叶的锈蚀图像数据，基于相机阵列的拼接图像呈现的闸门门叶表面锈蚀分布状况、锈蚀颜色等视觉图像特征，设计深度学习算法实现不规则锈蚀区域图像的图像分割，通过统计不规则锈蚀区域内的像素数量，对照已知面积的标定物，精确计算出不规则锈蚀区域的锈蚀面积，从而实现闸门门叶表面锈蚀图像的快速检测及不规则锈蚀面积的快速测算。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种闸门门叶表面锈蚀的图像检测系统，它包括用于对闸门的锈蚀情况进行前端图像采集的图像采集平台，所述图像采集平台包括由多个相机构成的相机阵列平台、光源、通信线缆、固定支架装置、拍摄控制平台以及计算机；

图像采集平台通过无线或者有线通讯方式与后端的图像数据处理平台相连，所述图像数据处理平台采用计算机，闸门门叶表面锈蚀图像经过PC机中图像处理工作站的处理、检测，最后在人机界面输出显示检测结果。

在图像采集平台上，所述相机阵列平台通过通信电缆与拍摄控制平台相连，所述相机阵列平台的相机阵列安装于固定支架装置上，并能通过固定支架装置调整整个相机阵列的拍摄角度；

所述相机阵列平台用于快速采集闸门门叶表面锈蚀图像数据，包括多个成像相机和定位相机；所述成像相机用于拍摄闸门门叶表面锈蚀的高清图像，所述定位相机用来定位闸门门叶边缘使之包含于成像相机的视野范围内；