[发明专利]一种基于图像边缘的混凝土表面粗糙度的检测方法

说明书

本发明公开了一种基于图像边缘的混凝土表面粗糙度的检测方法；该检测方法包括以下步骤：1）对已知混凝土粗糙度数值的样块表面进行图像采集；2）对采集的图像进行预处理；3）对预处理后彩色图像进行灰度化；4）对灰度图像进行处理；5）对处理后灰度图像进行像素级和亚像素级边缘检测；6）对边缘图像逻辑或运算；7）计算边缘频率；8）最小二乘法拟合边缘频率和粗糙度曲线；对于未知粗糙度的混凝土图像，重复上述步骤1）至步骤7），计算出边缘频率，就能够获得其粗糙度值。本发明能够在便携的手机设备下，对混凝土表面粗糙度进行检测，简单高效，并到达较高的精度。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体地说是一种基于图像边缘的混凝土表面粗糙度的检测方法。

背景技术

浇注不同龄期的混凝土，以此来新建、修复或改造混凝土结构，需要混凝土铸件之间有足够的粘结。不同铸件之间的粘结强度归因于表面粗糙度。表面粗糙度可以通过多种方式实现，例如喷砂、拉毛、印花等。目前，对于混凝土表面粗糙度常见的检测方法有灌砂法、机械探针法、轮廓纹理仪法等。面对成千上万的混凝土待测试块，这些传统的检测混凝土表面粗糙的方法十分的费时，操作较为复杂，操作设备不易便携，检测成本昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于图像边缘的混凝土表面粗糙度的检测方法，能够在便携的手机设备下，简单高效进行检测，并到达较高的精度。

本发明采用如下技术方案：

一种基于图像边缘的混凝土表面粗糙度的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：图像采集

对已知混凝土粗糙度数值的样块表面进行图像采集，粗糙度数值由三维激光扫描仪检测所得；

步骤2：彩色图像预处理

对彩色图像进行预处理，对图像因光照的不均匀引起的亮度不均匀和图像不清晰问题进行校正；

步骤3：彩色图像灰度化

对预处理后的彩色图像，通过计算每一个像素R、G和B分量的加权和，将像素RGB值转换为灰度值，得到灰度图像；

步骤4：灰度图像处理

对灰度图像进行均值滤波，得到滤波后的图像，利用某像素点周边像素的平均值来实现平滑噪声的效果；其次，对所有像素值最低的1％和最高的1％进行饱和处理，从而提高输出图像的对比度；

步骤5：像素级和亚像素级边缘检测

对步骤4处理后的灰度图像，分别采用Canny算子实现像素级边缘检测，用Zernike矩实现亚像素级边缘检测，分别得到像素级和亚像素级的边缘图像；

步骤6：边缘图像逻辑或运算

对Canny边缘检测和亚像素级Zernike边缘检测出的边缘图像进行逻辑或运算；

步骤7：计算边缘频率

定义对逻辑或运算后的新图像中，白色边缘像素点数与总像素的比值为边缘频率，假设图像分辨率为X*Y，则边缘频率EF为：

其中，N(1)为白色像素，N(0)为黑色像素；

步骤8：采用最小二乘法拟合边缘频率和粗糙度曲线

基于对所有采集到的已知表面粗糙度的混凝土图像的粗糙度数据以及计算得到的相应边缘频率数据，采用最小二乘法拟合出边缘频率和粗糙度曲线；

进一步对于未知粗糙度的混凝土图像，只需要重复上述步骤2至步骤7，计算出边缘频率，那么基于曲线就获得其相应的粗糙度数值。