基于圖像處理的天饋線系統缺陷檢測程序設計

黃寶健

（國家廣播電視總局二0 二二臺，新疆 喀什844000）

1 研究背景

在電磁波的傳輸形式下，天線系統作為整體發射機的組織核心完成廣播信號的傳輸任務，然而在實際應用中，必須根據發射機的播音狀態對天饋線系統進行配置安裝，以達到較好的播音效果。目前，很多廣播臺站針對天饋線系統也進行了技術改造，按照天饋線的更新需求對裝置操作質量進行判斷。從發射機角度來講，要嚴格按照天饋線系統的運行需求對控制系統進行改造，從而使發射機裝置按照短波形式進行調節，其中，在天線支撐結構中需針對鋼管部分進行穩定調節，一方面按照水平方向的結構特點保證系統全過程具備300Ω 以上的阻抗，另一方面隨著大功率發射裝置的改造需保證天饋線系統結構的穩定性。在日常維護性檢修中，通過肉眼無法準確判斷天饋線鋼架架構是否存在細小裂縫，同時在鋼管結構的焊接中也無法確保交接處完全貼合緊密，基本都依靠經驗判斷，存在較大播音隱患與安全隱患。此外，在天饋線系統的修復工作中，實施團隊在考慮實際播音環境的前提下，對系統改造前都需要對現有裝置進行檢測判斷，這一點仍缺乏準確的操作裝置。本文提出了一種基于圖像處理技術的天饋線鋼架支撐表面自動檢測系統。該系統能較準確、高效地檢測天饋線支撐結構表面的顏色變化和角部損傷、邊緣損傷、中間裂紋等缺陷。使用matlab 軟件，利用圖像處理的概念，將現有鋼架表面與高質量的參考鋼質表面進行了比較。根據這一比較，對天饋線系統支撐表面的質量進行了分類。結果表明，該方法檢測準確率較高，能有效地取代人工肉眼判斷，具有較高的檢測精度和效率。

2 天饋線維護性檢修基本內容與圖像處理思路

2.1 天饋線維護性檢修基本內容

在天線管理維護機制下，明確天饋線運行流程，并對調節幅度加以控制。操作中，加強天線裝置實施質量與外觀檢查，確保裝置外觀以及相關金屬架構為正確狀態。其中鋼架結構需采用焊接的方式調整穩定性，使其固定裝置具備可靠性，重點針對焊接主體是否存在裂縫進行判斷，明確未來檢查周期。其次對拉線角度進行判斷調整，天線裝置同螺絲結構整體化運轉正常，并提升整體抓力，足以抵制外部條件帶來的影響。從天線幕的松緊角度出發，在檢修管理間隔三個月的前提下，考慮外界溫度對系統質量的影響，特別是高海拔嚴寒環境下，按照天線幕運行需要進行反射幕管理，避免斷線、脫鉤危險。

目前，在短波發射機天饋線系統定期維護中，每年對鐵塔的垂直彎曲度以及拉線的初拉力進行觀察，同時進行測試，發現問題及時進行修正。在夏冬兩季中，因夏季晝長夜短，需對饋線松緊度進行收緊，因冬季晝短夜長，也需對饋線松緊度進行伸展，以上操作對塔身的垂直彎曲度存在很大的影響，為保證天饋線系統整體運行穩定，在支撐結構方面不存在風險挑戰與隱患，預防性維護必不可少的條件之一，所以必須有一種檢測方法準確判斷故障點，及時修復缺陷。

圖1 缺陷檢測基本流程圖

2.2 圖像處理思路

圖像進行處理為進行圖像相應的有效處理操作，從而達到事先設置的相應目標的一種處理技術[1]。圖像處理也能夠進一步的分成模擬化的圖像處理以及目標進行分割的有效處理。其中模擬化的圖像處理為選擇光學、以及照相形式進行模擬化的圖像相應的處理，而光學進行圖像處理形式發展了較長的時間，出現了激光全息相關技術之后，基于此光學進行圖像處理不斷的發展[2]。即使光學式的圖像處理相關理論是較為成熟完善的，并處理時的速度非常的快，有非常大的信息的實際容量，有比較高的分辨率，兼具經濟性，然而處理時精度非常的低，穩定性也比較差，相關的設備非常的笨重復雜，不便于操作以及工藝整體水平較低等各種原因進一步的限制其發展[3]。而目標進行分割的有效處理用圖像信息數據有效的獲取、以及輸送、還有儲存、以及轉換的顯示、還有理解和綜合性的利用當做是重點研究的相應內容，始于20 世紀的60 年代的時候，伴隨現代化計算機相關技術不斷的發展，基于此目標進行分割的處理方式進而快速的發展。

3 基于圖像處理的天饋線表面缺陷檢測算法研究與實現

3.1 基于圖像處理的缺陷檢測基本流程

用VC++給Xavis 添加圖像表面缺陷檢測的動態鏈接庫文件，其中圖像處理的缺陷檢測基本流程如圖1。該算法的關鍵是圖像配準算法和圖像比對算法的選擇，這是算法復雜性的重要因素之一。另外，算法還要求一定得魯棒性，這里不再贅述。

3.2 基于形態學處理的缺陷檢測算法研究與實現

基于形態學處理的缺陷檢測主要用來檢測的是鋼架表面的缺陷檢測，待檢測圖如圖2。

圖2 待檢測圖像

由圖2 可以看出，此缺陷主要是裂紋，因此只要將檢測出來確定缺陷所在區域，然后再用閾值分割法即可確定出缺陷的具體位置，基于此點，我們設計了以下的處理算法來標定缺陷。

形態學濾波，去掉噪聲:（1）形態學處理。數學形態學由一組形態學運算算子組成。最基本的運算算子由膨脹，腐蝕，開運算，閉運算。使用這些算子對圖像的結構和形狀進行分析和處理，主要包括圖像分割、特征提取、邊緣檢測、圖像濾波、圖像增強以及圖像恢復等[4]。形態學的理論基礎是集合論[5]。在圖像處理中形態學的集合代表著黑白和灰度圖像的形狀。比如二值圖像中所有黑色相素組成的了該圖像完全描述。（2）本例檢測圖像處理。由圖3可以看出，閾值分割后的圖片中有面積極小的白色區域，這是由于干擾造成的，必需要消除干擾。由于這些干擾造成的白色區域的面積很小，所以我們采用形態學中的腐蝕操作，對于同一種形態學操作，使用不同的結構元素，得到的結果也不相同。由于我們用形態學操作只是消除噪音的干擾。所以我們選用了的結構元素se 為一個方形的3X3 的結構，既：

圖3 結構元素

3.3 檢測結果與分析

根據上面計算的內圓環的外徑和外圓環的內徑：去除物體本身的白色區域，即可得缺陷的位置，在對缺陷進行標識。處理結果如圖4。本方法的精髓是利用形態學處理缺陷工件圖像，然后利用Hough 變換去掉內外圓環，就可以得到待檢測的缺陷位置予以標定。優點是不需要有標準圖，省去圖像配準圖像比對算法，直接可以檢測工件，速度比較快。缺點是檢測算法比較狹隘，只適合檢測這一類的圖片，對其他的例如不規則的內外環就無能無力。

圖4 檢測標識的結果

3.4 程序中遇到的問題和解決辦法

進行讀入的相應圖像相應的運算之后，像是標記運算，而顯示的出圖像是錯誤的，不是處理之后的實際顯示出的最終結果是錯的，就是顯示出的實際圖像沒有改變，開始認為算法上存在問題所造成的，隨后通過重復的進行檢查之后，發現算法不存在錯誤，進行程序編寫時出現了卡機現象，若此問題不進行解決，那么后續問題就無法有效解決，通過反復的尋找以及查看，終于將問題都解決，原來數據的種類存在問題，即讀入的實際圖像為uint8型，通過相應的運算之后是double 型，而double 型進行顯示的時候會存在上述的問題。所以結束運算，在顯示前，要完成類型的有效轉換便可以解決掉相應的問題。

4 結論

天饋線系統檢修與故障處理是否迅速直接影響到大功率短波發射臺的播音質量，只有針對性的解決實際中遇到的問題并給出預測性意見，才能提升整體運行質量。本設計通過逐步論證與改進，給出了天饋線系統中鋼架結構的缺陷檢測算法以及完整提取的相關方案，且按照計劃最終提取效果，進而不斷完善相關設計方案，從而便于讓工件缺陷檢測算法效果能夠更好。由結果圖能夠看到，設計完成了樣圖缺陷檢測算法有效識別以及完整的提取。基于上述研究成果，利用了Matlab 開發完成缺陷檢測算法，讓人機有良好的交互界面。盡管本次設計研究實現了設計的相關要求，然而就缺陷檢測算法而言不是很理想，存在諸多需要改善的地方。如果能繼續的進行去噪算法的研究，讓缺陷檢測算法的實際斷點可以大大的減少，也能夠進行細化算法的優化，使細化算法工作效率能夠更高。