[发明专利]一种基于图像处理技术的砂浆饱满度检测方法

摘要

本发明公开一种基于图像处理技术的砂浆饱满度检测方法。砂浆饱满度是建筑行业砌体工程质量验收中一项重要的指标，以砖与砂浆接触面面积和对应砖面面积的百分比表示。目前从业人员测量砂浆饱满度的方法为手工测量法，费时耗力。本发明首先通过手机对待测砖块进行拍照，然后利用砖块与砂浆的特征信息识别出图像中的砖块区域并得到砖块图像，其次在砖块图像中提取出砂浆区域，最后根据砂浆区域在砖块图像中所占的百分比得到砂浆饱满度。本发明通过手机对待测砖块进行拍照就可以得到准确的测量结果，实现了砂浆饱满度的全自动检测，相对于目前的其他方法，本发明大大提高了砂浆饱满度的检测效率。

主权项

一种基于图像处理技术的砂浆饱满度检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：获取砂浆饱满度待测砖块的原始图像；步骤2：利用砂浆的纹理和颜色信息粗略提取原始图像中的砂浆区域；具体实现步骤如下：步骤2.1：对原始图像进行边缘检测，得到边缘提取后的图像；步骤2.2：在边缘提取后的图像中找出两个坐标轴方向上穿过边缘像素点最多的直线；以上述两直线的交点为中心选取单位长度的正方形区域作为砂浆样本区域；步骤2.3：将砂浆样本区域每一个像素点的R、G、B值代入公式(1)，计算得到R、G、B两两之间的比例关系k1、k2、k3；Σi=1nG(i)=k1Σi=1nR(i)Σi=1nB(i)=k2Σi=1nR(i)Σi=1nB(i)=k3Σi=1nG(i)---(1)]]>其中：n表示样本区域像素点的个数，R(i)、G(i)、B(i)分别表示样本区域像素点i的红色通道值、绿色通道值、蓝色通道值，k1、k2、k3分别表示G与R间的比例关系、B与R间的比例关系、B与G间的比例关系；创建ROG坐标系，并将样本区域像素点的R、G值绘制到坐标系中，构建以k1作为斜率的两条直线、以倾斜角为九十度的两条直线，使得四条直线围合的区域恰好包含所有的采样点；创建BOR坐标系，并将样本区域像素点的B、R值绘制到坐标系中，构建以k2作为斜率的两条直线、以倾斜角为九十度的两条直线，使得四条直线围合的区域恰好包含所有的采样点；创建BOG坐标系，并将样本区域像素点的B、G值绘制到坐标系中，构建以k3作为斜率的两条直线、以倾斜角为九十度的两条直线，使得四条直线围合的区域恰好包含所有的采样点；根据R、G、B值比例关系k1、k2、k3，以及ROG、BOR、BOG坐标系中四条直线的信息，得到阈值公式(2)：G<k1R+bgr1G<k1R+bgr2R>rgr1R>rgr2B<k2R+bbr1B<k2R+bbr2R>rbr1R>rbr2B<k3G+bbg1B<k3G+bbg2G>gbg1G<gbg2---(2)]]>其中，bgr1和bgr2、rgr1和rgr2分别表示ROG坐标系中对应直线与G、R坐标轴的截距，bbr1和bbr2、rbr1和rbr2分别表示BOR坐标系中对应直线与B、R坐标轴的截距，bbg1和bbg2、gbg1和gbg2分别表示BOG坐标系中对应直线与B、G坐标轴的截距；步骤2.4：遍历原始图像中的每个像素点，将像素点的R、G、B值代入阈值公式(2)，如果不等式成立，表示该像素点属于砂浆区域，保留该像素点；如果不等式不成立，表示该像素点不属于砂浆区域，剔除该像素点；从而构建出粗略砂浆区域图像；步骤3：对原始图像和步骤(2)粗略砂浆区域图像进行旋转校正；具体实现步骤如下：步骤3.1：将粗略砂浆区域图像在90°内等间隔的顺时针或逆时针旋转，每次旋转均记录水平、垂直方向上图像中砂浆区域的最小外接矩形面积，选择使得外接矩形面积最小的旋转角度作为图像的旋转矫正角度；步骤3.2：根据步骤3.1获取的图像旋转矫正角度，对原始图像和粗略砂浆区域图像进行旋转校正，分别得到校正后的原始图像和校正后的粗略砂浆区域图像；步骤4：对步骤(3.2)校正后的原始图像提取未被砂浆覆盖的砖块区域；具体实现步骤如下：步骤4.1：在步骤(3.2)校正后的粗略砂浆区域图像中找出平行于x轴的直线y0，使得直线y0上的砂浆像素点总数在该方向上取得最大值；同样找出平行于y轴的直线x0，使得直线x0上的砂浆像素点总数在该方上向取得最大值；步骤4.2：取两条平行于x轴的直线y1、y2分别从上、从下逼近砂浆区域，当直线上的砂浆像素点个数大于该方向上最大值的百分之a时，其中初始值设定a＝a0，停止逼近；同样的方法找出两条平行于y轴的直线x1、x2；从而构建出被四条直线围合的砂浆区域；步骤4.3：在步骤(4.2)被四条直线围合的砂浆区域内选出一个单位长度的正方形区域，使得该区域内砂浆像素点所占的比例小于百分之b，作为未被砂浆覆盖的砖块样本区域位置；若无法找寻到样本区域位置，则跳转到步骤4.2，并设置a＝a‑s，直至a≤10结束；步骤4.4：如果找到未被砂浆覆盖的砖块样本区域位置，利用该位置在步骤(3.2)校正后的原始图像中找出砖块样本区域，用提取砂浆区域的阈值公式，即步骤(2.3)，获取提取砖块区域的阈值公式，并跳转到步骤(4.5)；如果没有找出未被砂浆覆盖的砖块样本区域位置，认为砖块都被砂浆覆盖，没有未被砂浆覆盖的砖块区域，并跳转到步骤(5)；步骤4.5：遍历矫正后的原始图像中的每个像素，将像素点的R、G、B值代入砖块区域阈值公式，如果不等式成立，表示该像素点属于砖块区域，保留该像素点；如果不等式不成立，表示该像素点不属于砖块区域，剔除该像素点，从而得到未被砂浆覆盖的砖块区域图像；步骤5：利用步骤(3)校正后的粗略砂浆区域图像和步骤(4)未被砂浆覆盖的砖块区域图像，在矫正后的原图像中标定出砖块区域位置，并得到砖块图像；若步骤(4)未被砂浆覆盖的砖块区域没有找到，则用步骤(3)校正后的粗略砂浆区域图像，在矫正后的原图像中标定出砖块区域的位置，得到砖块图像；步骤6：在步骤(5)砖块图像中精确提取砂浆区域；具体实现步骤如下：步骤6.1：对步骤(5)砖块图像采用步骤(2)方法再次进行砂浆区域粗提取；步骤6.2：剔除无效的砂浆区域；判断步骤(6.1)得到的图像中砂浆区域各像素点在上、下、左、右四个方向上在指定长度内是否存在砂浆像素点，若四个方向均存在砂浆像素点，则保留该像素点，否则认为该像素点是无效砂浆区域像素点，剔除之；步骤6.3：将步骤(6.2)处理后的图像进行膨胀处理，然后将膨胀后的图像中的砂浆区域联通，得到精确的砂浆区域；步骤7：计算步骤6获得的精准砂浆区域在步骤(5)砖块图像中所占的百分比，得到砂浆饱满度。