[发明专利]一种非接触式多尺度裂纹识别方法

说明书

本发明公开了一种非接触式多尺度裂纹识别方法，包括：(1)采集待检测物体表面图像数据；(2)图像转换灰度图片；(3)对图片进行阈值处理，使裂纹与背景区分开；(4)设定局部阈值，对选取的局部区域进行处理，剔除背景中的污斑；(5)对图像中的独立裂纹进行提取；(6)对独立裂纹进行噪点过滤，判断出其中的真裂纹；(7)将所有的真裂纹组装，获得最终的裂纹图像；同时，对裂纹的几何特征进行分析并输出裂纹几何信息。本发明设计巧妙、应用方便，在力学研究中实现了裂纹的非接触实时监测，并且可以在加载过程中对裂纹行为进行监测；同时，其还可以实现工程领域裂纹的自动监测、检测和分析，解决工程领域裂纹监测耗人耗时耗力的问题。

技术领域

本发明涉及图像识别工程技术领域，具体涉及的是一种非接触式多尺度裂纹识别方法。

背景技术

裂纹的出现往往意味着材料和构件(例如类混凝土类材料构件、金属等纹理材料构件)的断裂和失效。因此裂纹行为是工程监测和力学研究中重点关注的问题之一。在力学科学研究中，往往需要严密监视构件表面是否出现裂纹、裂纹尖端状况以及裂纹的发展走向等行为，以对构件的状况进行评估。目前，现有技术一般是采用在构件表面安装传感器或覆膜等方式获取裂纹状况，但是裂纹萌生位置和发展路径往往不可预测，因而安装传感器或覆膜存在一定的困难。

而在工程领域中，对表面裂纹最常用的检测方法为目视检测，这种方法耗费人力物力，检测主观性大，检测结果可靠性差。利用数字散斑相关方法虽然也能获得裂纹的状况，但是这只是基于应变得到的间接结果，且散斑布置复杂，在工程检测中应用困难。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种非接触式多尺度裂纹识别方法，可在力学研究中实现裂纹的非接触实时监测，并在加载过程中对裂纹行为进行监测；同时，其还可以实现工程领域裂纹的自动监测、检测和分析，解决工程领域裂纹监测耗人耗时耗力的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种非接触式多尺度裂纹识别方法，包括以下步骤：

(1)采集待检测物体表面图像数据；

(2)将图像转换为N位深度的灰度图片，N为8的倍数；

(3)设定阈值，并以此对图片的所有像素点进行阈值处理，使裂纹与背景区分开，此时裂纹亮度为A，背景亮度为B；

(4)在步骤(3)基础上再在图片中任意选取至少一个局部区域，设定局部阈值，然后以此对选取的局部区域进行处理，剔除背景中的污斑，使裂纹与背景更好地区分开来；

(5)对图像中的独立裂纹进行提取，其提取过程如下：

(a)提取图像中的任意一个像素点；

(b)判断该像素点的亮度是否等于A，是，则以此像素点作为独立裂纹提取起始点，执行步骤(c)；否，则继续提取第二个像素点并进行判断，直至获得亮度为A的像素点，然后以此作为独立裂纹提取起始点并执行步骤(c)；

(c)将该像素点存入用于存放独立裂纹的矩阵I_s和集合S_d中；

(d)对集合S_d中存放的像素点周围的N个像素点进行探测，将其中亮度为A的像素点存入矩阵I_s和集合S_t中，并将存入的像素点的亮度全部置为B，以免重复探测；

(e)将集合S_d中的像素点替换为集合S_t中的像素点，并重复执行步骤(d)，直至集合S_d中不再探测到亮度为A的像素点时，确定一条完整的独立裂纹已被存放至矩阵I_s中；

(f)提取下一个像素点，并循环步骤(b)～(e)，直至获得图像中所有的独立裂纹，然后执行步骤(6)；