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专利号: 2022108132056
申请人: 聊城大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,包括以下步骤:步骤1,系统初始化,清除系统与图像缓存,阈值初始化为0,载入PC构件表观缺陷图像;

步骤2,图像处理,通过图像处理方法,将PC构件表观缺陷图像处理为计算机可识别分析的图像;

步骤3,特征参数计算,计算裂缝的走向、长度、宽度,以及孔洞的数量、面积、密度的特征参数,其中,裂缝的长度特征参数为裂缝像素数量长度;裂缝的宽度特征参数为裂缝像素数量宽度;孔洞面积特征参数为孔洞像素数量面积;

步骤4,像素单位与实际公制单位的单位转换,并计算裂缝实际长度或宽度,以及孔洞实际面积;

步骤5,PC构件表观裂缝及孔洞特征的查询,通过计算机的用户交互页面,查询及显示PC构件表观裂缝及孔洞的特征参数;

其特征在于,在步骤3中,裂缝的宽度特征参数的计算方法为,

1)确定二值图像中裂缝走向;

2)根据裂缝走向,设置裂缝宽度初始值为0,由像素矩阵坐标原点(0,0)遍历;

3)如果为横向裂缝,则从矩阵的列方向依次列遍历,如果为纵向裂缝,则从矩阵的行方向依次按行遍历,定义缺陷像素为1,背景像素为0,当遍历至像素矩阵每行或每列中像素值为1的像素为目标求和像素并累加1;

4)每行或每列遍历累加结束后,继续下一行或列的遍历累加,直至遍历M′*N′像素矩阵的点,其中,M′*N′表示裂缝缺陷二值图像大小,若裂缝为横向裂缝,则最大裂缝像素数量宽度Wmax为累加1最多的列,最小裂缝像素数量宽度Wmin为累加1最小的列;

若裂缝为纵向裂缝,则最大裂缝像素数量宽度Wmax为累加1最多的行,最小裂缝像素数量宽度Wmin为累加1最小的行;

裂缝的长度特征参数的计算方法为,

1)获取PC构件裂缝的二值图像数组尺寸大小,提取裂缝目标区域像素边缘;

2)设置边缘像素x、y方向初始个数为0,从两个方向分别进行裂缝像素边缘矩阵遍历,当遇到像素值为1的像素点时,标记并累加,如公式5所示,N′y=N′y+1                    公式5N′x=N′x+1

3)计算出x、y方向的边缘像素数后,分别相加并以其二分之一作为裂缝像素数量长度,如公式6所示,其中,在公式6中,L—裂缝像素数量长度。

2.根据权利要求1所述的一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,其特征还在于,在步骤2中的图像处理方法包括灰度化处理、滤波降噪处理、阈值分割处理、噪点滤除处理、形态学处理,将PC构件表观缺陷图像处理为供计算机可识别计算的图像。

3.根据权利要求1所述的一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,其特征还在于,在步骤3中,裂缝的走向特征参数的计算方法为,利用凸包‑Graham扫描法,对图像目标区域的边界轮廓像素点扫描,确定凸包点的像素集合,通过连线获取裂缝的最小外接矩形,标定最小外接矩形的四个角点坐标(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4),用矩形对角线两端的坐标分别做x、y的相减运算,得到裂缝最小外接矩形的宽度与长度,利用长宽比确定裂缝的走向,若 虚线矩形框横向长度大于纵向宽度,则为横向裂缝;

若 虚线矩形框横向宽度小于纵向长度,则为纵向裂缝;

其中,i、j∈1、2、3、4且i>j;m、n∈1、2、3、4且m>n。

4.根据权利要求3所述的一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,其特征还在于,在步骤3中,孔洞数量特征参数的计算方法为,在以像素为单位的二维矩阵的孔洞缺陷的二值图像中,孔洞表现为一个个零散分布的白块,通过图像分割使得目标区域孔洞的像素值为1,其余背景区域像素值为0,利用连通区域标记对二维矩阵中每个像素紧邻的孔洞目标区域进行标识,对目标区域的个数通过标签赋值,并记编号为1、2、…n,从而求取孔洞的数量个数。

5.根据权利要求4所述的一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,其特征还在于,在步骤3中,孔洞面积特征参数的计算方法为,设孔洞缺陷二值图像大小为M*N,f(x,y)=1,即孔洞区域的像素值为1,背景区域的像素值为0,对缺陷区域像素求和,计算孔洞边缘及其内部像素点的数目,孔洞像素数量面积如公式7所示,其中,在公式7中,A—孔洞像素数量面积;f(x,y)—孔洞二值图像中像素值为1的像素点。

6.根据权利要求5所述的一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,其特征还在于,在步骤3中,孔洞密度特征参数的计算方法为,在二值图像中缺陷区域像素值为1的总像素数与整个二值图像像素数的比即孔洞密度ρ,如公式8所示,其中,在公式8中, —孔洞像素数量面积; —整幅二值图像的像素数量面积。

7.根据权利要求5所述的一种PC构件表观裂缝及孔洞特征参数的计算方法,其特征还在于,在步骤4中,像素单位与实际公制单位的单位转换的方法如下,拍摄PC构件表观缺陷时,在缺陷周围放置一50mm*50mm的黑色卡片,在采集PC构件缺陷图像时同该黑色卡片一起拍摄,设计像素单位与实际公制单位转换的算法,先求出像素单位与实际公制单位的单位转换的转换系数,单位像素实际面积的计算如公式1所示,

单位像素实际尺寸的计算如公式2所示,

其中,在公式1、公式2中,

2

P—单位像素实际面积,单位:mm;

Q—单位像素实际尺寸,单位:mm/pixels;

BD—标定卡片所占像素数量;

确定转换系数后,裂缝长度、宽度的转换利用单位像素的实际尺寸的转换系数,通过裂缝长度或宽度所占像素数量与单位像素的实际尺寸的乘积,如公式3所示,计算裂缝实际长度或宽度,RL=L*Q                            公式3RW=W*Q

其中,在公式3中,RL—裂缝实际长度,单位:mm;RW—裂缝实际宽度,单位:mm;L—裂缝像素数量长度;W—裂缝像素数量宽度;

孔洞面积转换利用单位像素的实际面积的转换系数,通过孔洞面积所占像素数量与单位像素的实际面积的乘积,如公式4所示,计算孔洞实际面积,Sk=A*P                          公式42

其中,在公式4中,Sk—孔洞实际面积,单位:mm;A—孔洞像素数量面积。