數(shù)字圖像處理技術(shù)在特種設(shè)備檢驗(yàn)中運(yùn)用探究

汪鑫

池州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心 安徽池州 247100

1 特種設(shè)備常用檢驗(yàn)檢測(cè)方法

特種設(shè)備是指對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全有較大危險(xiǎn)性的鍋爐、力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大游樂(lè)設(shè)施、場(chǎng)（廠(chǎng)）內(nèi)專(zhuān)用機(jī)動(dòng)車(chē)輛這八大類(lèi)設(shè)備。按其特性大致可以分為承壓類(lèi)特種設(shè)備和機(jī)電類(lèi)特種設(shè)備兩大類(lèi)[1]。承壓類(lèi)特種設(shè)備顧名思義就是在人們?nèi)粘Ｉ钪谐惺茌^大壓力的特種設(shè)備，包括壓力容器、壓力管道、鍋爐等設(shè)備；機(jī)電類(lèi)特種設(shè)備包括電梯、載客索道、大型娛樂(lè)設(shè)施、起重機(jī)等設(shè)備。[1]這兩類(lèi)特種設(shè)備在檢驗(yàn)檢測(cè)方法上各有側(cè)重大致可分為一下幾種：

1.1 目視與運(yùn)行檢驗(yàn)

目視與運(yùn)行檢驗(yàn)顧名思義就是檢驗(yàn)檢測(cè)人員通過(guò)目測(cè)或者跟蹤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)獲悉設(shè)備的狀況。這是一種對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)人員的檢驗(yàn)技術(shù)有著頗高要求的檢測(cè)方法，它要求檢驗(yàn)檢測(cè)人員具有豐富的測(cè)驗(yàn)管理經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)目視與運(yùn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)檢測(cè)人員能夠初步掌握設(shè)備狀況，把控設(shè)備隱患風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為進(jìn)一步的檢驗(yàn)檢測(cè)工作做好準(zhǔn)備。

1.2 數(shù)據(jù)與定量檢測(cè)

特種設(shè)備由于運(yùn)行、損耗等原因，其本身的狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參，安全余量的測(cè)量并及時(shí)調(diào)整設(shè)備就能將設(shè)備維持在一個(gè)比較穩(wěn)定安全的狀態(tài)。以電梯為例，檢驗(yàn)過(guò)程中需要的測(cè)量的數(shù)據(jù)有輸入電壓、運(yùn)行速度、加速度、行程極限距離、緩沖器越程距離，門(mén)間隙，轎廂與井道壁距離等。通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量判斷，就能得知設(shè)備是否處于一個(gè)安全的運(yùn)行狀態(tài)。

1.3 功能性測(cè)試與試驗(yàn)

功能性測(cè)試與試驗(yàn)是對(duì)特種設(shè)備安全保護(hù)裝置的檢驗(yàn)方法，通過(guò)模擬動(dòng)作或工況模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證安全保護(hù)裝置能在各種工況中起作用。

1.4 無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)主要是對(duì)設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)多見(jiàn)于承壓類(lèi)設(shè)備檢測(cè)。通過(guò)超聲、磁粉、射線(xiàn)等手段對(duì)金屬結(jié)構(gòu)或連接焊縫檢測(cè)，其主要目的是找出受力件有無(wú)內(nèi)部缺陷。

2 數(shù)字圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)的在應(yīng)用領(lǐng)域中，由于其非常方便，靈活性極高，被廣泛的采用。如下圖1 所示為數(shù)字圖像處理技術(shù)的基本流程，圖像處理就是為了實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)，根據(jù)圖像的灰度值顯示把圖像轉(zhuǎn)換為具有連續(xù)性的整數(shù)值的矩陣，然后對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理，最后加工分析，實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)[2]。

通過(guò)對(duì)獲得的灰度值圖像分析能夠清晰直觀的發(fā)現(xiàn)原始圖像中目標(biāo)的位置分布、輪廓以及軌跡。下面來(lái)介紹幾種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析手段和算法。

2.1 灰度直方圖

灰度直方圖是圖像關(guān)于灰度級(jí)分布的函數(shù)，是對(duì)圖像中不同灰度級(jí)分布的統(tǒng)計(jì)。灰度直方圖是將數(shù)字圖像中的所有像素，按照灰度值的大小，統(tǒng)計(jì)其出現(xiàn)的頻率。灰度直方圖表示出圖像中具有某種灰度級(jí)的像素的個(gè)數(shù)，反映了圖像中某種灰度出現(xiàn)的頻率。

2.2 二值化

設(shè)定某一灰度值為閾值，圖像中所有原灰度值超過(guò)閾值的像素的灰度值記為滿(mǎn)值“1”，所有原灰度值不足閾值的像素的灰度值記為“0”。這樣新得到的圖像中所有的灰度值只有“1”“0”兩種，如此就是數(shù)字圖像的二值化處理。不同的閾值對(duì)圖像有著不同的效果，通常也利用二值化去除圖像中的噪聲（這里噪聲是指圖像獲取時(shí)由于環(huán)境等原因造成的冗余數(shù)據(jù)干擾）二值化后的圖像能清楚的反映出目標(biāo)的投影形狀和大小。

2.3 Sobel 算子

Sobel 算子是數(shù)字圖像處理技術(shù)中最重要的算子之一，主要用于邊緣檢測(cè)。如圖2 所示，Sobel 算子能夠清楚的將圖像中的輪廓顯示出來(lái)。經(jīng)過(guò)Sobel 算子的處理，能對(duì)圖像中肉眼難以分辨的色差進(jìn)行清楚的分析。

3 數(shù)字圖像處理技術(shù)在特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)中的使用的方向

數(shù)字圖像處理技術(shù)作為一種廣泛運(yùn)用的信息處理技術(shù)，而目前特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)中主要還是人工檢測(cè)，在這個(gè)方面還沒(méi)有得到很大的運(yùn)用。如果數(shù)字圖像處理技術(shù)運(yùn)用到特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)中去，可能會(huì)在以下幾個(gè)方面：

3.1 目視檢測(cè)

拍攝設(shè)備表面產(chǎn)生圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像處理后設(shè)備外表裂紋、起皮、拉線(xiàn)、劃痕、凹坑、凸起、斑點(diǎn)、腐蝕等缺陷可以一目了然，根據(jù)圖像中的缺陷痕跡類(lèi)型和分布，能夠方便的判斷出設(shè)備表面主要缺陷的分布；對(duì)設(shè)備焊接焊縫進(jìn)行拍攝，再做統(tǒng)一閾值下的灰度處理就能快速對(duì)比發(fā)現(xiàn)焊縫表面裂紋，未焊透等缺陷。

3.2 射線(xiàn)檢測(cè)和滲透檢測(cè)

射線(xiàn)檢測(cè)所產(chǎn)生的照片和滲透檢測(cè)產(chǎn)生的痕跡圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像處理之后能清晰的將缺陷在照片和痕跡圖像標(biāo)識(shí)出來(lái)，避免肉眼觀察會(huì)產(chǎn)生的誤判或漏判。對(duì)滲透檢測(cè)中色差微弱的地方經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像處理也能夠一覽無(wú)余。

4 數(shù)字圖像技術(shù)在特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)的發(fā)展制約

圖像采集設(shè)備的要求很高。特種設(shè)備的體型都比較巨大，而缺陷部分相對(duì)于設(shè)備整體而言是十分微小的。缺陷的數(shù)據(jù)分析對(duì)圖像的像素有著相當(dāng)?shù)囊螅蚨壳暗膱D像采集設(shè)備對(duì)設(shè)備整體分析而言還有著一定的差距[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)人員一直是特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)的主力，而在大數(shù)據(jù)時(shí)代的今天，單純的人力是難以滿(mǎn)足需要的，只有人機(jī)結(jié)合、數(shù)措并舉才能齊頭并進(jìn)，從質(zhì)和量?jī)煞矫鏉M(mǎn)足需要。