本申请涉及核领域，特别涉及一种乏燃料组件的跟踪方法及跟踪装置，以及一种计算机可读存储介质和一种乏燃料组件的跟踪终端。
背景技术：
乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。乏燃料组件指的是核燃料的容器。然而在现有的核反应过程中，仅仅是依靠人工对于乏燃料组件在入堆前和出堆后进行数量上的统计，对于乏燃料组件在整个生命周期缺乏跟踪确认。且由于人工统计的出错率较高，即使发生乏燃料组件的遗失也难以察觉，容易造成严重的生命环境财产损失。
申请内容
本申请的目的是提供一种乏燃料组件的跟踪方法及跟踪装置，以及一种计算机可读存储介质和一种乏燃料组件的跟踪终端，解决了无法有效的对乏燃料组件在整个核反应过程跟踪的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种乏燃料组件的跟踪方法，具体技术方案如下：
对所述乏燃料组件采用标识码进行刻蚀标记；
在刻蚀标记后，对所述标识码进行蚀刻校验；
若蚀刻校验通过，在所述乏燃料组件进入核反应堆前确认所述标识码；
当所述乏燃料组件出堆后，利用水下防辐射相机对所述乏燃料组件拍照，得到原始图像；
利用图像增强算法对所述原始图像进行处理，得到增强图像；
解码还原所述增强图像，得到第二标识码；
匹配所述标识码和所述第二标识码，确认所述乏燃料组件的信息以实现对所述乏燃料组件的跟踪。
其中，对所述标识码进行蚀刻校验包括：
利用读码器采集蚀刻部位图像；
根据所述蚀刻部位图像判断所述标识码蚀刻深度是否满足预设标准。
其中，所述图像增强方法包括：
输入采集到的第一颜色空间的图像，将所述图像转换至第二颜色空间；
对所述第二颜色空间中所述图像的设定数量分量调用限制对比度自适应直方图均衡化、同态滤波和小波阀值降噪进行处理；
对同一颜色空间中的所述图像进行算法均衡和叠加；
将所述第二颜色空间中的所述图像转换至所述第一颜色空间并输出。
其中，所述解码还原所述增强图像，得到第二标识码包括：
对所述增强图像进行二值化预处理；
定位所述增强图像中的标识码候选区域；
在所述标识码候选区域中定位所述标识码的特征边；
利用所述特征边进行条码采样，根据标志码解码标准解码得到所述第二标识码。
其中，定位所述增强图像中的标识码候选区域包括：
采用基于角点分布的区域定位方法定位多个标识码候选区域；
对多个所述标识码候选区域进行优先级排序。
其中，对所述乏燃料组件采用标识码进行刻蚀标记之前，还包括：
利用激光器测量打标机与所述乏燃料组件之间的距离，以保证蚀刻深度满足所述预设标准。
本申请还提供一种乏燃料组件的跟踪装置，该跟踪装置包括：
打标机，用于为所述乏燃料组件蚀刻标识；
读码器，用于在所述打标机蚀刻结束后和所述乏燃料组件进入核反应堆前读取标识；
水下防辐射相机，用于在乏燃料储存池中采集所述乏燃料组件的图像信息；
工控机，与所述打标机、所述读码器和所述水下防辐射相机和处理器相连接，用于接收所述处理器命令，控制所述打标机为所述乏燃料组件刻蚀标记标识码，控制所述水下防辐射相机在所述乏燃料组件出堆后拍摄获得原始图像，控制所述读码器分别在刻蚀校验、所述乏燃料组件入堆前识别所述标识码。
其中，所述跟踪装置还包括：
激光测距器，用于测量所述打标机和所述乏燃料组件之间的距离。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如下方法对应的步骤：
对所述乏燃料组件采用标识码进行刻蚀标记；
在刻蚀标记后，对所述标识码进行蚀刻校验；
若蚀刻校验通过，在所述乏燃料组件进入核反应堆前确认所述标识码；
当所述乏燃料组件出堆后，利用水下防辐射相机对所述乏燃料组件拍照，得到原始图像；
利用图像增强算法对所述原始图像进行处理，得到增强图像；
解码还原所述增强图像，得到第二标识码；
匹配所述标识码和所述第二标识码，确认所述乏燃料组件的信息以实现对所述乏燃料组件的跟踪。
本申请还提供一种乏燃料组件的跟踪终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如下方法对应的步骤：
对所述乏燃料组件采用标识码进行刻蚀标记；
在刻蚀标记后，对所述标识码进行蚀刻校验；
若蚀刻校验通过，在所述乏燃料组件进入核反应堆前确认所述标识码；
当所述乏燃料组件出堆后，利用水下防辐射相机对所述乏燃料组件拍照，得到原始图像；
利用图像增强算法对所述原始图像进行处理，得到增强图像；
解码还原所述增强图像，得到第二标识码；
匹配所述标识码和所述第二标识码，确认所述乏燃料组件的信息以实现对所述乏燃料组件的跟踪。
本申请所提供的一种乏燃料组件的跟踪方法，主要包括对乏燃料组件的刻蚀标记、刻蚀检验，以及入堆前和出堆后的标记识别。其中乏燃料组件出堆后需要置于水下，且经过反应后易造成标记不清晰，因此需要使用图像增强算法识别标记。本申请通过利用刻蚀在乏燃料组件上的标识码，在整个核反应过程中通过识别标识码以确认乏燃料组件对应的身份，可以保证所有乏燃料组件在整个反应过程不会发生遗漏、丢失，并可且借此建立对乏燃料组件的管理系统，完善对乏燃料组件整个生命周期的跟踪。本申请还提供了一种乏燃料组件的跟踪装置，一种计算机可读存储介质以及一种乏燃料组件的跟踪终端，具有上述有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种乏燃料组件的跟踪方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的组件入堆前操作结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的dm码解码过程流程图；
图4为本申请实施例所提供的dm码字模块读取顺序图；
图5为本申请实施例所提供的非网格点映射计算示意图；
图6为本申请实施例所提供的同态滤波算法基本流程示意图；
图7为本申请实施例所提供的一种乏燃料组件的跟踪装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种乏燃料组件的跟踪方法的流程图，具体方案如下：
s101：对所述乏燃料组件采用标识码进行刻蚀标记；
本步骤的旨在乏燃料组件(下文可简称“组件”)的外表面进行标记，而对于具体的标记方法和标记参数不做限定。本申请的下文以dm码作为一种的优选的标识码对本申请作说明，当乏燃料组件采用其他类型的标识码时，也应在本申请的保护范围内。
之所以选用dm码，是因其出色的纠错性能，只需要读取资料的20％即可精确辨读。对少于255个字码的dm码，错误纠正字码可由资料字码计算得出。对于多于255个字码的dm码，应将资料字码分成多个模组，然后再产生每一个模组的错误纠正字码，可以有效减少因标码污损造成的误读。
蚀刻标记通常利用打标机进行，具体的标码大小、蚀刻深度、标码尺寸、标码间距、蚀刻速度等参数可通过打标机及与其相连的工控机或计算机进行设置。而打标机与组件之间的距离可以通过激光测距仪等具有测距功能的设备确定。对于打标的位置而言，因为在实际打标作业中，通常为流水线工作，当流水线控制组件将组件送到后，激光测距仪(或其他测距设备)检测到距离合适后，形成组件到位信号以使流水线停止运输乏燃料组件。对于流水线作业而言，乏燃料组件的摆放姿势是相同的，而打标机的位置也是相对不变的，且乏燃料组件通常为圆筒状，因此打标位置是近乎相同的。此外，当本申请提供的跟踪方法直接与乏燃料组件的生产线相结合时，打标机的蚀刻速度也应满足生产线的生产节奏，即蚀刻每个乏燃料组件的速度不慢于每个乏燃料组件的生产速度。
优选的，本申请提供一种乏燃料组件的相关蚀刻标识参数，参见下表1和表2，表1为乏燃料组件标识参数表，表2为打标机性能参数表，可以理解的是，以下参数表均仅供参数，具体参数例如蚀刻深度和标码尺寸等可根据实际需求进行相应的调整。
表1乏燃料组件标识参数表
表2打标机性能参数表
可以理解的是，标记的作用是便于统计和管理乏燃料组件，因此标记应有一定的顺序关系，在此不作具体限定。
优选的，本步骤中可以选用3d激光打标机，可以保证乏燃料组件上的dm码在圆弧面的深度一致，并满足蚀刻深度要求。
s102：在刻蚀标记后，对所述标识码进行蚀刻校验；
以dm码为例，在每个乏燃料组件蚀刻结束后，紧接着需要对其进行蚀刻校验，校验的目的是保证蚀刻的位置、深度、大小均符合蚀刻要求或预设标准，以及验证dm码的准确性，简单来说，dm码需要与前一个乏燃料组件具有一定的顺序关系。
校验的主要步骤是dm码的识别，本步骤可以使用读码器进行dm码的获取，当然还可以使用其他可获取dm信息的器件，其目的均为采集蚀刻部位图像，在此不作具体限定。
以读码器为例，对于读码器的解码速率、解码距离以及防护等级不作限定，应当理解的是，其解码速度同样的应与流水线工作的效率保持一致，避免影响整个跟踪过程。解码距离指的是读码器距离组件应保持一定距离，避免影响流水线工作，因此具有读码器具有一定距离的可读取能力，即要求读码器具备高级光学系统，满足实际需要。防护等级指的是组件的流水线环境中可能存在烟尘或一定湿度，因此可选择具有防尘防湿功能的解码器。
s103：若蚀刻校验通过，在所述乏燃料组件进入核反应堆前确认所述标识码；
本步骤的目的是在组件进入核反应堆前进行组件的标记确认。简单来说，即明确哪个组件进入核反应堆，哪个还没有。需要说明的是，在实际过程中，请参见图2，图2为本申请实施例所提供的组件入堆前操作结构示意图。组件由装载机装入核反应堆。此时组件位于导向管内，并与导向管一同上下运动，导向管外部套有导向柱，但导向柱是静止不动的，且导向管与导向柱同轴。组件在导向管住中处于黑暗环境，因此需要在导向柱侧面开窗，为读码器和光源提供透罩窗口，读码器和光源固定，导向管运动至预设位置后停止并固定，便于读取识别dm码。
需要注意的是，本步骤中确认dm码亦是通过读码器实现的，当然使用其他类型的标识码时也需要使用相应的读码器。对于本步骤中使用的读码器和s102中蚀刻校验时所使用的读码器是否为同一读码器不做限定，二者可选择使用同一型号，亦可根据不同的使用条件和环境选择不同的读码器，例如本步骤中使用环境较为昏暗，可选择感光能力较强的读码器。
s104：当所述乏燃料组件出堆后，利用水下防辐射相机对所述乏燃料组件拍照，得到原始图像；
乏燃料组件出堆后依然会释放大量辐射，相机工作在乏燃料储存池中，乏燃料储存池中的含硼纯净水并不能隔绝这种辐射的影响，数码产品也会受到辐射影响无法正常工作，所以相机也需要防辐射。在此对于水下防辐射相机的具体参数标准不作限定，本领域技术人员应根据实际辐射强度以及实际需求做出设定。在此提供一种优选的水下防辐射相机相关参数，其可耐辐照2mgy，总剂量30kgy/h，具有12-72mm变焦。总剂量是指相机在单位时间内所能承受的辐射剂量的总和，这里30kgy/h是指该相机每小时能够承受的辐射剂量的总和为30000gy。采用水下防辐射相机的目的是在乏燃料水池这种特殊环境下进行图像的获取。
需要注意的是，此处因组件处于燃料池中，不同于之前的标识校验和入堆前识别两次识别，组件并非处于流水线或机控状态下，获取到的原始图像并非一定为dm码区域的图像。
s105：利用图像增强算法对所述原始图像进行处理，得到增强图像；
图像增强算法的目的是将水下防辐射相机获取得到的原始图像进行增强、去噪处理。在此对具体的图像增强算法和去噪算法不作限定，例如可以包括但不限定于限制对比度自适应直方图均衡化(clahe，contrastlimitedadaptivehistogramequalization)、同态滤波(hf，homomorphicfiltering)和小波阀值降噪(wtd，waveletthresholddenoising)等等。
s106：解码还原所述增强图像，得到第二标识码；
本步骤的目的是从s105中获得的增强图像解码得到dm码。前文提及原始图像中并非仅仅存在dm码所在区域的图像，同样的，增强图像也可能包括其他区域的图像。在此对于具体还原增强图像得到第二dm码的方法不作限定，优选的，在此提供一种本步骤的具体实施方法，如下：
s1061：对所述增强图像进行二值化预处理；
s1062：定位所述增强图像中的dm码候选区域；
s1063：在所述dm码候选区域中定位所述dm码的特征边；
s1064：利用所述特征边进行条码采样，根据标志码解码标准解码得到所述第二dm码。
其中，s1062还可以具体包括：采用基于角点分布的区域定位方法定位多个dm码候选区域；对多个所述dm码候选区域进行优先级排序。
优先排序的目的是针对图像中dm码候选区域进行排序，将可能性更大的候选区排在更高优先次序，减少dm码区域判断的操作。
本步骤还可以包括但不限于以下操作：提取dm码外轮廓，从而减少非感兴趣边缘对定位产生干扰；使用改进霍夫变换快速定位dm码的查找模式边；迭代加权最小二乘法精确定位条码的位置基准和排列方向；依据二维条码的几何特征和切换模式边的形状特征定位条码的具体位置；使用基于二维条码纹理特征的自适应采样算法将图像中的二维条码还原成实际的数据矩阵；最后按照dm码的协议标准对条码进行解析，以还原出条码承载的字符信息。因为dm码读取时需要通过识别标码的边缘来定位标码位置和排列方向，非感兴趣边缘是指图像中存在的会对标码定位产生干扰的其他有边缘特征的对象。dm解码可总结为编码的逆过程，基本流程原理与dm编码流程相同。参见图3，图3为本申请实施例所提供的dm码解码过程流程图。
首先根据蛇形编码规则恢复编码所携带的数据序列；dm码采用的是非离散连续分级的标准，当标码存在污染或者缺损的情况时，需要根据纠错信息对缺失部分编码携带的数据进行恢复；有无错误判断是根据reed-solomon原理进行，基本流程如下：
(1)根据码字信息构建码字多项式r(x)；
(2)查表获取伴随多项式s(x)，并分别代入系数求解；
(3)如果有一个或以上的伴随多项式s(x)结果不为0，则需要进行纠错操作，否则认为码字没有错误，直接输出。
dm码通过读取条码的尺寸信息，以确定条码的版本类型，不同的版本类型对数据流纠错的方式不同。dm码每一个码块表示1bit，深色为1，浅色为0，以8个码块组成一个8bit的码字，并以“蛇形”排列方式在数据矩阵中排布，为了更好的利用空间，让dm码组成一个完整的矩形，编码规则将处于边缘的码字模块才分成多种形状，并且在码字模块组合完毕后剩余的矩形空间内填充无用的数据位。
参见图4，图4为本申请实施例所提供的dm码字模块读取顺序图。码字读取时以数据矩阵的左上角为坐标原点，水平方向为x，数值方向为y，每个码块的坐标可表示为(x,y)，且左上角码块的坐标为(1,1)。从坐标为(1,5)的码块开始读取，并以当前码块作为码字模块的最后一位，按照图4所示的码字顺序读出8个码块组成一个8位的码字；再以右上角距离为2的码块作为下一个码字模块的最后一位，读取下一个码字；当碰到dm码边界时，按照读取方向平移3个码字，并翻转方向继续读取，知道读取结束。根据上述规则，从dm码中恢复码字顺序，读取码字信息，得到第二dm码。
s107：匹配所述dm码和所述第二dm码，确认所述乏燃料组件的信息以实现对所述乏燃料组件的跟踪。
本步骤的目的是在得到第二dm码后，确认该组件的信息。这样可以明确哪个组件已经出堆，进而整体明确该组件整体从标记→入堆前→出堆后的信息跟踪，便于后续的回收，乏燃料组件的管理或其他操作。
本申请实施例提供了一种乏燃料组件的跟踪方法，本实施例通过对乏燃料组件进行蚀刻标记，并分别在蚀刻结束后、组件入堆前和组件出堆后进行标记的识别，以跟踪乏燃料组件。便于建立乏燃料组件的数据库，增强对于乏燃料组件的管理，避免了因乏燃料组件遗失或回收不及时等问题带来的重大生命、环境财产损失。
基于上述实施例，作为优选的实施例，上述实施例中的步骤s105可以包括如下步骤：
s1051：输入采集到的第一颜色空间的图像，将所述图像转换至第二颜色空间；
s1052：对所述第二颜色空间中所述图像的设定数量分量调用限制对比度自适应直方图均衡化、同态滤波和小波阀值降噪进行处理；
s1053：对同一颜色空间中的所述图像进行算法均衡和叠加；
s1054：将所述第二颜色空间中的所述图像转换至所述第一颜色空间并输出。
限制对比度自适应直方图均衡化在增强图像细节的同时能有效克服对噪声不利的放大，其方法是通过阀值限制局部直方图的高度来抑制噪声及对比度过度增强的现象，需要在一幅图像中找到一系列网格点，在对每个网格对应窗口进行直方图均衡化前，需要先进行＂剪切＂操作，然后将直方图中高度大于阀值的部分去除掉。
需要注意的是，颜色空间的选取遵循一定的优先级顺序，对于已经选定的颜色空间都需要进行这三种算法，然后对同一颜色空间的图像进行叠加和优化，获取对应颜色空间的增强后的图像。
参见图5，图5为本申请实施例所提供的非网格点映射计算示意图，图像中的非网格点的映射由与其相邻的4个网格点对应的窗口的映射决定。这里采用双线性插值的方法，设图像中a、b、c、d四个网格点对应的窗口的映射分别为a(r)、b(r)、c(r)、d(r)，其中r为相应像素点的灰度值。则非网格点的映射计算公式为：
m(r)＝(1-y)[(1-x)a(r)+xb(r)]+y[(1-x)c(r)+xd(r)]
同态滤波算法属于频域的一种，利用图像的照度/反射模型作为基础，通过限制的亮度变化范围和提高对比度来到达増强的目的。其基本流程可如图6所示，图6为本申请实施例所提供的同态滤波算法基本流程示意图。其中，i(x,y)表示原始图，o(x,y)表示处理后的图像；log表示对数运算，dft表示傅立叶变换，idft代表傅立叶逆变换，exp表示指数运算，digitafilterl为数字滤波器。
小波阔值降噪算法在消除高斯噪声方面表现极佳，基于小波阈值降噪的方法关键就是阈值的选取和对阈值进行处理的方式，该方法分为以下3个步骤：
(1)对图像进行多层次的小波分解操作，得到相应的分解系数；
(2)选择合适的阈值对步骤(1)中分解得到的小波系数进行量化处理；
(3)对图像执行小波逆变换，获得消噪处理后的图像。
在处理过程中，步骤(1)中，可选择sym4小波对信号进行3层分解，步骤(2)中，选择＂软阈值＂方式进行小波系数量化处理，其数学表达式如下：
σλ(w)＝sgn(w)(|w|-λ)|w|＞λ
其中，w代表小波系数，λ是选定的阔值，σλ(w)是估算的小波系数值。
本实施例通过对图像增强算法进行优化，提出了基于限制对比度自适应直方图均衡化、同态滤波和小波阀值降噪的图像增强算法，通过算法均衡实现更好的图像增强效果和图像降噪效果，有利于在燃料池中水下的特殊环境中准确识别dm码。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的跟踪方法的步骤。该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请还提供了一种乏燃料组件的跟踪终端，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的乏燃料组件跟踪方法对应的步骤。当然所述服务器还可以包括各种网络接口，电源等组件。
下面对本申请实施例提供的一种乏燃料组件的跟踪装置进行介绍，下文描述的跟踪装置与上文描述的跟踪方法可相互对应参照。
参见图7，图7为本申请实施例所提供的本申请实施例所提供的一种乏燃料组件的跟踪装置的结构示意图，该跟踪装置包括：
打标机，用于为所述乏燃料组件蚀刻标识；
读码器，用于在所述打标机蚀刻结束后和所述乏燃料组件进入核反应堆前读取标识；
水下防辐射相机，用于在乏燃料储存池中采集所述乏燃料组件的图像信息；
工控机，与所述打标机、所述读码器和所述水下防辐射相机和处理器相连接，用于接收所述处理器命令，控制所述打标机为所述乏燃料组件刻蚀标记dm码，控制所述水下防辐射相机在所述乏燃料组件出堆后拍摄获得原始图像，控制所述读码器分别在刻蚀校验、所述乏燃料组件入堆前识别所述dm码。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述跟踪装置还可以包括：
激光测距器，用于测量所述打标机和所述乏燃料组件之间的距离。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的系统而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。