本發(fā)明屬于太赫茲時域光譜檢測技術和計算機圖像處理，特別是指一種基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法。

背景技術：

1、太赫茲無損檢測技術是一種新興的檢測手段，利用太赫茲波段的電磁波對材料和結構進行非破壞性檢測。太赫茲波位于微波和紅外線之間，具有低能量、無電離輻射的特點，因此對生物體無害。它不僅能夠穿透非金屬材料，還能對不同材料的光譜特性進行分析，從而識別材料組成和結構。此外，太赫茲波的短波長使其具有較高的空間分辨率，能夠檢測微小的結構缺陷和材料異質性。

2、太赫茲時域光譜是一種利用太赫茲波段電磁波進行材料和物質分析的技術。太赫茲時域光譜技術的核心在于太赫茲脈沖的產生與探測。常見的太赫茲脈沖產生方法包括光電導天線和非線性光學晶體。當飛秒激光脈沖照射到光電導天線或非線性晶體上時，會產生極短的太赫茲脈沖。通過探測器接收經過樣品后的太赫茲脈沖，記錄其時間域信號。由于太赫茲波段對不同材料的吸收和反射特性不同，太赫茲時域光譜能夠識別不同材料的成分和結構。綜上所述，太赫茲時域光譜技術適合于快速、無接觸、無損耗的檢測。

3、傳統(tǒng)的防腐涂層下的金屬腐蝕檢測主要是人工將腐蝕區(qū)域的防腐涂層剝離從而肉眼確定腐蝕的區(qū)域，這樣做不僅費時費力，還會破壞防腐涂層的完整性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，解決現(xiàn)有技術中存在的問題，以實現(xiàn)防腐涂層下的金屬腐蝕區(qū)域的快速、無損的檢測，不會破壞原防腐涂層的完整性。

2、為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

3、一種基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，包括以下步驟：

4、步驟1.?將具有防腐涂層的金屬基底腐蝕樣品放置于太赫茲時域光譜成像系統(tǒng)的檢測平臺上，設置成像系統(tǒng)在樣品上的掃描區(qū)域、掃描步長，獲得掃描區(qū)域上每個離散點的反射時域波形信號；

5、步驟2.?利用尋峰算法對每個離散點的反射時域波形信號進行峰值計算，以獲得腐蝕分界面上的反射峰峰值，進行時域峰值成像；

6、步驟3.?通過對時域峰值成像的圖像進行灰度值歸一化以實現(xiàn)圖像增強，再通過形態(tài)學腐蝕膨脹優(yōu)化腐蝕邊界，獲得處理后的圖像；

7、步驟4.?對處理后的圖像計算出圖像分割閾值參數(shù)，對圖像進行二值分割，并對分割出的腐蝕區(qū)域內部進行填充以優(yōu)化結果，最后將識別的腐蝕區(qū)域在灰度值歸一化后的圖像上標記，并標記出腐蝕區(qū)域的邊緣。

8、所述步驟2具體的步驟為：

9、步驟2-1.?設置最小峰值高度，用于檢測高于該閾值的峰值；設置最小峰距，用于控制相鄰峰值之間的最小距離；對于各離散點，根據最小峰值高度、最小峰距尋找滿足要求的峰值；

10、步驟2-2.?步驟2-1中找到的峰值均對應有一個位置索引；當找到的峰值僅有一個時，將該峰值作為當前離散點的峰值；當找到的峰值不止一個時，從所有檢測到的峰值中選擇幅值最大的峰值作為當前離散點的峰值；

11、步驟2-3.?根據步驟2-1、2-2計算掃描區(qū)域內每個離散點的峰值，并將計算出峰值作為對應離散點的灰度值，最后生成掃描區(qū)域的時域峰值圖像。

12、所述步驟3具體的步驟為：

13、步驟3-1.?通過灰度值歸一化提高圖像的對比度，灰度值歸一化的公式為：

14、；

15、其中，代表歸一化后的灰度值矩陣；代表圖像的灰度值矩陣，大小為掃描區(qū)域的離散點數(shù)；、分別代表灰度值矩陣中的最大值、最小值；

16、步驟3-2.?首先對圖像進行腐蝕操作，接著對經過腐蝕處理后的圖像進行膨脹操作。

17、所述步驟4具體的步驟為：

18、步驟4-1.?將腐蝕區(qū)域從圖像上分割出來，采用自適應閾值分割算法來二值化圖像，從而獲得腐蝕區(qū)域；

19、步驟4-2.?對步驟4-1得到的腐蝕區(qū)域內部的空白處進行填充；填充的標準是，判斷空白處的四周是否被腐蝕區(qū)域包圍，如是則填充此塊面積；

20、步驟4-3.?將步驟4-2中填充后的腐蝕區(qū)域，在步驟3灰度值歸一化后的圖像上標記，對比識別效果，并標記出腐蝕區(qū)域的邊緣，有助于更精確地了解腐蝕的范圍和程度。

21、優(yōu)選地，所述步驟4-1具體的步驟為：

22、步驟4-1-1.?為步驟3中處理后的圖像計算積分圖，積分圖的定義如下：

23、；

24、其中，代表原灰度圖像中在任意點處的積分值；代表原灰度圖像中在任意點處的灰度值；、分別代表中像素點的橫坐標、縱坐標，兩者的取值范圍分別是、；

25、步驟4-1-2.?計算完積分圖后，進行像素分類，具體是確定大小為的移動窗口內矩形上的像素值和局部閾值，使得窗口大小取決于圖像的寬度；局部閾值的計算公式為：

26、；

27、其中，代表移動窗口的尺寸；，，，；

28、步驟4-1-3.?通過以下公式計算矩形中的像素數(shù)量；

29、；

30、步驟4-1-4.?最后，為了進行圖像的二值化處理，使用以下表達式定義自適應閾值：

31、；

32、其中，代表預設的百分比值；在圖像二值化步驟中，如果每個像素的值滿足以上的不等式條件，則將其設置為黑色，否則設置為白色。

33、采用上述技術方案后，本發(fā)明具有以下技術效果：

34、本發(fā)明能非接觸、快速、全面地進行防腐涂層下金屬腐蝕的無損檢測；一方面，與人工防腐涂層剝離從而肉眼確定腐蝕的區(qū)域相比，在極大提高了檢測效率的同時，也節(jié)省了人力資源；另一方面，本發(fā)明根據灰度直方圖化給出圖像分割閾值，在保證圖像分割精確度的同時避免人為選擇中的主觀偏差，最后標記出腐蝕區(qū)域的邊緣，可以幫助準確定位腐蝕的具體位置和形狀，從而提高檢測精度，這有助于工程師和維修人員更精確地了解腐蝕的范圍和程度，以便采取更有效的修復措施。

技術特征：

1.一種基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，其特征在于包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟2具體的步驟為：

3.如權利要求1所述的基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟3具體的步驟為：

4.如權利要求1所述的基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟4具體的步驟為：

5.如權利要求4所述的基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，其特征在于所述步驟4-1具體的步驟為：

技術總結
本發(fā)明公開一種基于太赫茲時域光譜無損檢測防腐涂層下金屬腐蝕區(qū)域的方法，將具有防腐涂層的金屬基底腐蝕樣品放在太赫茲時域光譜系統(tǒng)中，對樣品進行xy方向上的二維掃描，獲取每個離散點的反射時域波形信號，進行時域峰值成像，經過時域峰值成像的圖像再通過灰度值歸一化、形態(tài)學腐蝕膨脹處理等算法提升圖像的分辨度，然后采用自適應閾值分割算法來二值化圖像，從而獲得腐蝕區(qū)域，對基于閾值分割出的腐蝕區(qū)域內部進行填充，最終在原圖上標記出腐蝕區(qū)域，并識別邊緣。本發(fā)明能夠實現(xiàn)防腐涂層下的金屬腐蝕區(qū)域的快速、無損的檢測，不會破壞原防腐涂層的完整性。

技術研發(fā)人員：張貽雄,楊賽龍,鄒奇強
受保護的技術使用者：廈門大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8