專利名稱：修復混凝土裂縫表面圖像的智能化處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是修復混凝土裂縫表面圖像的智能化處理方法，屬于土木建筑工程與計算機科學與工程相結(jié)合的技術領域。
背景技術：
對于電沉積效果的評價指標——表面覆蓋率的測定，由于沉積物分布極不均勻，采用一般的方法將帶來較大的誤差，如利用Photoshop實現(xiàn)圖像分割，其實現(xiàn)分割的操作繁復，自動化程度不高，“擴大選取”“選取相似”尺度不易把握以及色彩范圍無法準確定位，帶有很強的主觀性，導致分割的精度很難準確控制，從而影響表面覆蓋率計算的精確性；而對于自定義閾值的二值化圖像分割法，如MATLAB軟件中其二值化閾值參數(shù)是人為設定的0～1之間的數(shù)值，很難找到理想的閾值，也帶有很強的主觀性，影響圖像分割的準確性，從而使表面覆蓋率的計算精度很難準確控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述存在的缺陷，提出一種對修復混凝土裂縫表面圖像的智能化處理方法。它具有圖像分割精度高，計算穩(wěn)定可靠，自動化程度高、計算速度快等特點。
本發(fā)明的目的是通過下列措施實現(xiàn)的
修復混凝土裂縫表面圖像的智能化處理方法，其特征是它的操作步驟分一、圖像采集拍攝經(jīng)電化學沉積方法修復后帶裂縫混凝土表面的數(shù)碼照片，相機像數(shù)在300萬以上，所述的修復混凝土裂縫的電化學沉積方法是采用ZnSO4或MgSO4、濃度0.05mol/L～0.25mol/L的溶液，浸泡帶裂縫的混凝土，施加電流，混凝土表面的電流密度為0.25A/m2～1A/m2，對帶裂縫的混凝土進行修復；二、圖像分割調(diào)整圖像的對比度，將對比度控制在20％～30％，拉大沉積物圖像與混凝土表面圖像的反差；采用最大類間方差閾值分割法，將直方圖的某一閾值處理分割成兩組，當被分成的兩組的方差最大時，決定閾值，設圖像的灰度值在m1至m2(-1＜m1＜m2＜256，m1，m2為整數(shù))之間，則這幅圖像具有(m2-m1+1)個灰級，圖像象素總數(shù)為N＝圖片長×圖片寬(單位象素)，灰度值為i(m1-1＜i＜m2+1)的象素個數(shù)為H(i)，用k(m1-1＜k＜m2+1，k為整數(shù))將圖像象素分成兩組A＝{m1～k}，表示灰度值在m1～k之間的象素群和B＝{k+1～m2}，表示灰度值在k+1～m2之間的象素群，則各組中的象素個數(shù)與圖像總象素個數(shù)比值分別為PA=Σi=m1kH(i)N,PB=Σi=k+1m2H(i)N=1-PA]]>
兩組象素的數(shù)學期望值(均值)分別為EA=Σi=m1kH(i)·iΣi=m1kH(i),EB=Σi=k+1m2H(i)·iΣi=k+1m2H(i)]]>兩組間的方差值為σ2(k)＝PA·PB(EA-EB)2從m1至m2之間變換k值，分別計算以上方差值，取使得方差值最大時的k值作為圖像二值化分割閾值T，閾值確定以后，便可對圖像進行二值化處理，判斷圖像上每個象素的灰度值，灰度值不小于閾值T的象素被賦予白色，灰度值小于閾值T的象素被賦為黑色，形成一幅二值化圖像；三、表面覆蓋率的計算設置背景色(灰度值i)，統(tǒng)計分割后圖像中灰度為背景色(即灰度值為i)的象素個數(shù)H(i)，得出其分布概率為(i)=H(i)N]]>(N為圖像象素總數(shù)，N＝圖片長×圖片寬(單位象素)，則沉積物表面覆蓋率為1-F(i)，對于二值化分割后的黑白圖像，黑色為背景色，灰度值為0，表面覆蓋率按下式計算 本發(fā)明的有益效果由于最大類間方差閾值分割法根據(jù)圖像自動確定閾值，是一種面向均勻性的算法，依據(jù)均勻性度量得到最佳性能，所以圖像分割精度較高，計算穩(wěn)定可靠，可有效的來測定表面覆蓋率，評價電沉積效果，并有望建立表面覆蓋率與混凝土耐久性提高之間的關系，以此來控制電沉積處理的時間。本發(fā)明提供的表面覆蓋率測定方法還可以用于電化學沉積方法修復混凝土裂縫中裂縫處橫斷面覆蓋率、納米鍍層中納米顆粒含量的確定以及類似圖像的處理。
本發(fā)明提供的表面覆蓋率測定方法圖像分割精度較高，計算穩(wěn)定可靠，自動化程度高、計算速度也較快。


圖1是經(jīng)電化學沉積方法修復后帶裂縫混凝土表面的圖像圖2是圖像分割過程中的對原始圖像剪裁后的圖像圖3是圖像對比度調(diào)整后的圖像圖4是經(jīng)二值化后的圖像圖5是本發(fā)明的流程圖具體實施方式
實施例一、圖像采集電化學沉積方法采用MgSO4、濃度0.05mol/L的溶液，浸泡帶裂縫的混凝土，施加電流，混凝土表面的電流密度為1A/m2，對混凝土裂縫進行修復，用像數(shù)在300萬以上的數(shù)碼相機對修復后帶裂縫混凝土的表面拍攝，如圖1所示；
二、圖像分割對原始圖像進行剪裁，除去混凝土表面不用于計算表面覆蓋率的部分，如圖2所示，然后調(diào)整圖像的對比度，將對比度控制在20％～30％，拉大沉積物圖像與混凝土表面圖像的反差，如圖3所示，采用最大類間方差閾值分割法，將直方圖的某一閾值處理分割成兩組，當被分成的兩組的方差最大時，決定閾值，設圖像的灰度值在m1至m2(-1＜m1＜m2＜256，m1，m2為整數(shù))之間，則這幅圖像具有(m2-m1+1)個灰級，圖像象素總數(shù)為N＝圖片長×圖片寬(單位象素)，灰度值為i(m1-1＜i＜m2+1)的象素個數(shù)為H(i)，用k(m1-1＜k＜m2+1，k為整數(shù))將圖像象素分成兩組A＝{m1～k}，表示灰度值在m1～k之間的象素群和B＝{k+1～m2}，表示灰度值在k+1～m2之間的象素群，則各組中的象素個數(shù)與圖像總象素個數(shù)比值分別為PA=Σi=m1kH(i)N,PB=Σi=k+1m2H(i)N=1-PA]]>兩組象素的數(shù)學期望值(均值)分別為EA=Σi=m1kH(i)·iΣi=m1kH(i),EB=Σi=k+1m2H(i)·iΣi=k+1m2H(i)]]>兩組間的方差值為σ2(k)＝PA·PB(EA-EB)2從m1至m2之間變換k值，分別計算以上方差值，取方差值最大的k值168，作為圖像二值化分割閾值T，對圖像進行二值化處理，判斷圖像上每個象素的灰度值，灰度值不小于閾值168的象素被賦予白色，灰度值小于閾值168的象素被賦為黑色，形成一幅二值化圖像，如圖4所示；三、表面覆蓋率的計算設置背景色(灰度值i)，統(tǒng)計分割后圖像中灰度為背景色(即灰度值為i)的象素個數(shù)H(i)，得出其分布概率為F(i)=H(i)N]]>(N為圖像象素總數(shù)，N＝圖片長×圖片寬(單位象素)，則沉積物表面覆蓋率為1-F(i)，對于二值化分割后的黑白圖像，黑色為背景色，灰度值為0，表面覆蓋率按下式計算 最后選中沉積物計算出帶裂縫混凝土表面覆蓋率為64.57％。
權利要求
1.修復混凝土裂縫表面圖像的智能化處理方法，其特征是它的操作步驟分一、圖像采集拍攝經(jīng)電化學沉積方法修復后帶裂縫混凝土表面的數(shù)碼照片，相機像數(shù)在300萬以上，所述的修復混凝土裂縫的電化學沉積方法是采用ZnSO4或MgSO4、濃度0.05mol/L～0.25mol/L的溶液，浸泡帶裂縫的混凝土，施加電流，混凝土表面的電流密度為0.25A/m2～1A/m2，對帶裂縫的混凝土進行修復；二、圖像分割調(diào)整圖像的對比度，將對比度控制在20％～30％，拉大沉積物圖像與混凝土表面圖像的反差；采用最大類間方差閾值分割法，將直方圖的某一閾值處理分割成兩組，當被分成的兩組的方差最大時，決定閾值，設圖像的灰度值在m1至m2(-1＜m1＜m2＜256，m1，m2為整數(shù))之間，則這幅圖像具有(m2-m1+1)個灰級，圖像象素總數(shù)為N＝圖片長×圖片寬(單位象素)，灰度值為i(m1-1＜i＜m2+1)的象素個數(shù)為H(i)，用k(m1-1＜k＜m2+1，k為整數(shù))將圖像象素分成兩組A＝{m1～k}，表示灰度值在m1～k之間的象素群和B＝{k+1～m2}，表示灰度值在k+1～m2之間的象素群，則各組中的象素個數(shù)與圖像總象素個數(shù)比值分別為PA=Σi=m1kH(i)N,PB=Σi=k+1m2H(i)N=1-PA]]>兩組象素的數(shù)學期望值(均值)分別為EA=Σi=m1kH(i)·iΣi=m1kH(i),EB=Σi=k+1m2H(i)·iΣi=k+1m2H(i)]]>兩組間的方差值為σ2(k)＝PA·PB(EA-EB)2從m1至m2之間變換k值，分別計算以上方差值，取使得方差值最大時的k值作為圖像二值化分割閾值T，閾值確定以后，便可對圖像進行二值化處理，判斷圖像上每個象素的灰度值，灰度值不小于閾值T的象素被賦予白色，灰度值小于閾值T的象素被賦為黑色，形成一幅二值化圖像；三、表面覆蓋率的計算設置背景色(灰度值i)，統(tǒng)計分割后圖像中灰度為背景色(即灰度值為i)的象素個數(shù)H(i)，得出其分布概率為F(i)=H(i)N]]>(N為圖像象素總數(shù)，N＝圖片長×圖片寬(單位象素)，則沉積物表面覆蓋率為1-F(i)，對于二值化分割后的黑白圖像，黑色為背景色，灰度值為0，表面覆蓋率按下式計算
全文摘要
本發(fā)明涉及的是修復混凝土裂縫表面圖像的智能化處理方法，它的操作步驟分圖像采集、圖像分割、表面覆蓋率的計算；優(yōu)點由于最大類間方差閾值分割法根據(jù)圖像自動確定閾值，是一種面向均勻性的算法，依據(jù)均勻性度量得到最佳性能，所以圖像分割精度較高，計算穩(wěn)定可靠，自動化程度高、計算速度也較快，可有效的來測定表面覆蓋率，評價電沉積效果，并有望建立表面覆蓋率與混凝土耐久性提高之間的關系，以此來控制電沉積處理的時間。本發(fā)明還可以用于電化學沉積方法修復混凝土裂縫中裂縫處橫斷面覆蓋率、納米鍍層中納米顆粒含量的確定以及類似圖像的處理。
文檔編號G06K9/34GK1766588SQ20051009463
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者蔣林華, 儲洪強 申請人:河海大學