[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

说明书

技术领域

本发明涉及材料检测领域，具体涉及一种对水泥基材料收缩开裂性能进行检测的方 法及装置。

背景技术

水泥生产技术以及混凝土配制技术中，水泥基材料的收缩、开裂现象会严重影响材 料的体积稳定性和耐久性能，也是国内外学者研究的热点。尽管相关的测试方法很多， 如利用基于长度、体积变化的接触式方法，基于传感器及光学原理的非接触式方法进行 收缩性能的测量，但是现有测试方法各有优缺点：接触式方法设备简单，但精度较低、 易受操作人员主观因素影响；非接触式方法在精度上具有优势，但存在实际操作过程较 为复杂、成本高等问题，而且两种方法都只是适用于不同阶段收缩的测量。随着技术进 步，水泥混凝土传统的测试、评价手段得到了进一步完善，较多全新的、或者交叉学科 中的研究方法也在水泥混凝土的测试、监测及评价中得到了充分应用，数字图像处理技 术就是应用较为成功的一种技术，如利用数字图像分析软件中的频率直方图功能对混凝 土待测区域中的气孔进行分类测试，来评价混凝土结构中的孔结构特征；利用背散射电 子图像(BSEI)分析技术对抛光后的试样断面进行图像分析，对未水化水泥熟料进行观 察，根据每幅图像中所有表示未水化水泥相的像素值，进行水化程度的测试。

耿飞利用Delphi语言编写了“裂缝图片分析软件”，进行混凝土塑性裂缝特征的观 察与评价(东南大学硕士学位论文)，但由于该软件主要是针对裂缝特征的观察和评价， 在精度上存在很大的缺陷(由于取像工具的限制，其图像分辨率为640×480Pixels，实 际精度为毫米级)，如果用来进行收缩测量的话，其精度是远远不够的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够基于数字图像处理技术对水泥基材料收缩与开裂 性能进行检测以及评价的系统。

本发明提供的一种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、结果显示及通信等单元，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；其特征在于：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；

图像分析单元完成特征提取以及裂缝宽度和收缩值的计算。

所述水泥基材料收缩与开裂性能检测系统中，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。

所述水泥基材料收缩与开裂性能检测系统中，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。

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系统中，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。 所述与图像采集单元连接的图像采集设备分辨率为700万以上像素。

所述水泥基材料收缩与开裂性能检测系统中，还包括评价单元，以完成图像处理单 元的计算结果与评价单元中装载的基准数据之间的比较，并给出评价意见，通过显示单 元输出。

本发明另一目的在于提供一种精确度高的基于数字图像处理技术对水泥基材料收 缩与开裂性能进行检测的方法。

本发明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，使用以上所述水 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宽度和收 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中，步骤3)中还包 括将计算结果与基准数据之间的比较过程，并给出评价结果。