[发明专利]基于CT扫描和图像处理的透水混凝土孔隙特征分析方法

说明书

本发明提供了一种基于CT扫描和图像处理的透水混凝土孔隙特征分析方法，包括制备透水混凝土测试试件；通过CT扫描技术获取透水混凝土试件的二维断层原始图像；采用Matlab对图像进行切割；对切割后的图像进行平滑和降噪处理；根据图像的灰度分布设置图像灰度阈值K；判断图像灰度是否大于阈值K；根据判断结果，修改图像中孔隙和非孔隙的灰度；通过Image J软件输出孔隙面积与孔隙个数数据；通过Matlab计算得到孔隙等效直径、截面孔隙率数据。采用本发明提供的透水混凝土孔隙特征分析方法，结果精度高、误差小，操作简单，数据处理便捷、快速。

技术领域

本发明涉及孔隙特征分析技术领域，具体涉及一种基于CT扫描和图像处理的透水混凝土孔隙特征分析方法。

背景技术

由于城市的快速发展，以往大量的绿地被各式建筑及不透水铺装占据，使得雨洪问题日益显著，因此，我国正致力于海绵城市建设。海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，其可通过海绵城市材料，即透水铺装来实现路面的透水蓄水、降温降噪及行车安全性的提高。透水混凝土作为透水铺装的一种，是一种水泥胶浆包裹住集料，从而由集料之间的粘结面和粘结点形成强度的特殊混凝土，即由集料和水泥胶浆混合后拌和而成的一种多孔隙混凝土。

透水混凝土是具有大孔隙结构的一类混凝土，具有一定的孔隙特征，孔隙特征会影响透水混凝土的许多性能，包括其强度、透水性能等。但目前对于透水混凝土孔隙结构、孔隙特征的研究并不多，通常只研究了透水混凝土的孔隙率，包括开口孔隙率和闭口孔隙率或有效孔隙和独立孔隙。事实上，透水混凝土的孔隙特征，还包括截面孔隙面积、截面孔隙率、孔隙大小、孔隙个数等。

目前已有一些基于CT扫描技术或图像处理技术的方法应用于透水混凝土孔隙特征分析，但这些方法均存在不足。一是如专利CN 104596911A所述的基于图像处理的透水混凝土孔隙特征检测方法，该方法中图像由像素数百万及以上的照相机或手机获取，然后经过Photoshop软件和CAD软件处理，此类方法中图像精度不高，分析结果的准确度难以保证；一是如专利CN103575751A所述的基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，该方法中多孔混凝土的二维断层图像由CT扫描仪获取，但扫描层厚为5mm，会导致试验结果准确度偏低，同时该方法采用Excel软件处理数据，会导致数据处理速度偏低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高效分析透水混凝土截面孔隙面积、孔隙个数和孔隙大小的基于CT扫描和图像处理的透水混凝土孔隙特征分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明采用CT扫描技术获得透水混凝土试件内部的断面图像，然后利用Matlab软件和Image J软件对CT扫描图像进行处理，获得透水混凝土截面孔隙面积、孔隙个数、截面孔隙率和孔隙等效直径数据。利用该方法分析透水混凝土的孔隙特征，实验操作简单，数据处理方便，计算结果准确，具体方案如下：

一种分析透水混凝土孔隙特征的方法，该方法包括以下步骤：

(1)通过CT扫描，获取透水混凝土试件内部的二维断层图像；

(2)对扫描原始图像进行预处理；经过预处理后，孔隙和透水混凝土混合料在图像上的灰度值存在明显的差异，事实上，整张图像的灰度分布中，存在两个明显峰值，因此需要灰度处理；

(3)对预处理后的图像进行灰度处理；

(4)输出透水混凝土内部的孔隙面积与孔隙个数数据；

(5)计算孔隙特征数据，获得透水混凝土孔隙特征。

进一步地，所述CT扫描的扫描间隔为0.4-0.6mm，扫描精度为10-15pixel/mm。

进一步地，步骤(2)包括以下具体步骤：

(2-1)采用Matlab软件对图像进行切割；以方便后续矩阵计算；