[发明专利]一种水泥基材料收缩与开裂性能检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于图像处理技术的水泥基材料收缩与开裂性能检测方法，其特征在于： 使用水泥基材料收缩与开裂性能检测系统，包括以下步骤：

1)、利用与图像采集单元相连的图像采集设备对试样进行图像采集；

2)、采集到的图像通过数据线传输到计算机的图像处理单元中；

3)、图像依次经过图像预处理、图像增强及图像分析得到水泥基材料裂缝尺寸和收 缩值的计算结果；

4)将结果通过与显示单元连接的输出设备输出；

所述水泥基材料收缩与开裂性能检测系统，主要包括图像采集、图像处理、结果显 示及通信单元，图像采集单元将采集到的图像通过通信单元传输到计算机的图像处理单 元中，图像经过处理，结果通过结果显示单元输出；所述图像处理单元功能是通过 MATLAB语言形成的图像处理软件在计算机中运载而实现，所述图像处理单元包括图 像预处理单元、图像增强单元及图像分析单元，其中：

图像预处理单元完成图像的灰度转换、有效区域的选择和剪切；

图像增强单元依次通过平滑处理去除实际成像过程中因成像设备和环境所造成的 图像失真，通过锐化处理使图像灰度反差增强并形成完整的边界，通过灰度形态学操作 对边界及边界所包围的图像进行特征突出处理，使待研究对象在黑白图像中以与背景图 像完全相反的颜色呈现，并与背景图像剥离；针对收缩性能检测，所述图像增强单元中， 最后还包括插值缩放处理提高图像的分辨率；图像分析单元依据经插值缩放处理后的图 将进行特征提取与计算；

图像分析单元完成特征提取以及裂缝尺寸和收缩值的计算；

检测方法中，针对收缩性能检测，所述步骤3)顺序包括以下操作：

图像剪切：选择包括两基准点在内的合适区域，将涵盖基准点的区域从原图像中分 离；

灰度转换：消除图像的色调和饱和度信息而保持图像的亮度，把真彩图像转化为灰 度图像；

平滑处理：去除实际成像过程中因成像设备和环境所造成的图像失真，提取有用信 息，采用高斯低通滤波、维纳滤波及均值滤波实现线性平滑；

锐化处理：使图像灰度反差增强并形成完整的边界，将基准点从图像中分离出来；

灰度形态学操作：对边界及边界所包围的图像进行特征突出处理，使待研究对象在 黑白图像中以与背景图像完全相反的颜色呈现，达到与背景图像剥离的效果；

插值缩放处理：利用nearest算法对图像进行放大，在不降低图像质量的前提下增 加图像的分辨率；

收缩值测量与计算：以t为0时刻的图像中两基准点之间像素值的差为初始长度L₀， 分别测量t时刻两基准点之间像素值的差为检测长度L_t，计算其差值为t龄期时材料的 收缩值ε，ε＝(L₀-L_t)；

检测方法中，针对开裂性能检测，所述步骤3)顺序包括以下操作：

图像剪切：选择有裂缝的合适区域，将涵盖裂缝的区域从原图像中分离；

灰度转换：消除图像的色调和饱和度信息而保持图像的亮度，把真彩图像转化为灰 度图像；

平滑处理：去除实际成像过程中因成像设备和环境所造成的图像失真，提取有用信 息，采用高斯低通滤波、维纳滤波及均值滤波实现线性平滑；

锐化处理：使图像灰度反差增强并形成完整的边界，将裂缝从图像中分离出来；

灰度形态学操作：对边界及边界所包围的图像进行特征突出处理，使待研究对象在 黑白图像中以与背景图像完全相反的颜色呈现，达到与背景图像剥离的效果；

裂缝面积测量：获取裂缝区域包含的像素个数，用像素数目乘以每个像素对应的真 实的面积；

裂缝宽度测量：对裂缝区域进行边界提取操作以得到裂缝周长数值，再用裂缝面积 除以长度，得到裂缝平均宽度。

2.根据权利要求1所述基于图像处理技术的水泥基材料收缩与开裂性能检测方法， 其特征在于：所述计算机最低配置为：Intel Core 2CPU、1G以上内存、512M以上硬盘 空间、32-位OpenGL显示卡。