快速確定混凝土切片內砂漿/骨料面積含量的方法技術

本發明專利技術公開一種快速確定混凝土切片內骨料/砂漿面積含量的方法，其可以基于彩色圖像分割技術實現。其包括：步驟S100、獲取混凝土切片的數字圖像中砂漿和/或骨料的像素數；步驟S200、利用步驟S100中獲取的像素數來計算得出混凝土切片內砂漿/骨料的面積含量。其可以首先對混凝土切片內的砂漿進行浸漬染色以增強砂漿和骨料在彩色圖像HSB(色調-飽和度-亮度)空間中的對比度，然后再利用彩色圖像分割技術提取切片圖像中的砂漿（或骨料）區域，從而快速確定出切片內的砂漿/骨料面積和面積含量。本發明專利技術公開的方法操作簡單，不需要對切片進行加熱、抽真空或施加高壓等處理，可快速準確地確定混凝土切片內的砂漿或骨料面積含量。

【技術實現步驟摘要】
快速確定混凝土切片內砂漿/骨料面積含量的方法
本專利技術涉及一種快速確定混凝土切片內骨料/砂漿面積含量的方法，尤其是一種基于彩色圖像分割技術快速確定混凝土切片內骨料/砂漿面積含量的方法。
技術介紹
在細觀尺度下混凝土可看作由骨料和砂漿組成的兩相復合材料。混凝土微觀檢測分析中常常需要確定切片中砂漿/骨料的面積或面積含量（面積含量指混凝土切片中的砂漿/骨料的面積占切片總面積的百分比）。目前，通常采用的方法是將切片圖像導入CAD或Photoshop等繪圖軟件中，手工勾繪出骨料的輪廓，然后計算確定骨料的面積，再通過得出的骨料面積計算切片中砂漿/骨料的面積含量。該方法存在如下缺陷：1、手工勾繪耗時長，導致該方法的效率不高，尤其是處理量較大時，弊端更為明顯；2、由于切片中各區域的面積大小不一，且形狀各異，而且手工勾繪過程操作時間較長，因此，不僅操作效率低，而且對于操作人員而言也是一種考驗，稍不注意即會出現錯誤，若要保證結果的準確，操作人員往往要付出極大的辛勞，而且長期從事該工作時，還容易對操作人員的身體造成些許危害，如近視等；3、該種方法對于操作人員的個人能力、業務水平具有較高的依賴程度，對于相關素質不高的人員而言，難以勝任該工作；4、由于切片中主要是砂漿和骨料，二者的色澤、亮度等差別不大，使得制成的切片內，骨料的邊緣存有不夠清晰的情況，此時，肉眼往往難以區分，使得手工勾繪困難，進一步容易導致結果偏差；5、操作過程一定要先計算出骨料的面積，之后才能確定面積含量，對于僅需要面積含量的情況，其計算骨料面積的中間步驟實屬多余，使得整個過程更加繁瑣，增加了工作量，也導致出錯率更高。
技術實現思路
為解決以上問題，本專利技術提出一種快速確定混凝土切片內骨料/砂漿面積含量的方法，可快速且準確地確定混凝土內砂漿、骨料的面積或面積含量。本專利技術提供的主要技術方案是：一種快速確定混凝土切片內骨料/砂漿面積含量的方法，其包括如下步驟：步驟S100、獲取混凝土切片的數字圖像中砂漿和/或骨料的像素數；步驟S200、利用步驟S100中獲取的像素數來計算得出混凝土切片內砂漿/骨料的面積含量。其中，優選為，所述步驟S100中，所述數字圖像為彩色的。優選為，所述像素數是通過對黑白圖像的像素計數獲得的。優選為，所述黑白圖像是通過彩色圖像分割得到的。優選為，所述彩色圖像分割是以HSB空間中亮度通道的兩峰值的中間值的±5作為分割閾值進行的。上述任一種所述的方法中，優選為，所述混凝土切片是經過染色的。優選為，所述混凝土切片是采用染色溶液進行染色的，所述染色溶液是由有機染色劑和酒精配置而成的或是由染色劑和水溶性液體配置而成的。優選為，所述混凝土切片是浸泡于所述染色溶液中進行染色的。優選為，所述浸泡的時間為5至24小時。優選為，所述混凝土切片經浸泡染色晾干后，進行打磨以除去表面殘留的溶質。優選為，所述染色的整個過程是在不對混凝土切片進行加熱、抽真空或施加高壓的常態試驗室條件下進行的。本專利技術方法操作簡單方便，采用數字圖像處理方式獲得骨料、砂漿的面積/面積含量，效率很高，尤其是處理量較大時，效果更明顯，且該方法的可再現性好，對于人工操作水平的依賴度較低，減少了人工誤差的操作出錯幾率，并降低了勞動強度，還有助于節約人工資源，經過染色處理后骨料邊緣易于分割，準確度更高，且可以在不計算出面積的情況下即可得出面積含量，步驟更簡潔。附圖說明圖1是本專利技術一個實施例的流程示意圖；圖2是本專利技術又一個實施例的流程示意圖；圖3是本專利技術中對現有技術進行對比的對比例的流程示意圖；圖4是本專利技術第一對比例中的混凝土切片染色前的組織結構的數字圖像示意圖；圖5是圖4的HSB空間通道信息統計示意圖；圖6是本專利技術第一對比例中的混凝土切片染色后的組織結構的數字圖像示意圖；圖7是圖6的HSB空間通道信息統計示意圖；圖8是對圖6中的組織結構示意圖利用圖7中的統計信息進行圖像分割后得到的黑白組織結構的數字圖像示意圖（其中，白色區域為骨料）；圖9是對圖4中的組織結構示意圖利用現有技術手工劃分骨料后的切片圖像示意圖；圖10是本專利技術第二對比例中的混凝土切片染色前的組織結構的數字圖像示意圖；圖11是圖10的HSB空間通道信息統計示意圖；圖12是本專利技術第二對比例中的混凝土切片染色后的組織結構的數字圖像示意圖；圖13是圖12的HSB空間通道信息統計示意圖；圖14是對圖12中的組織結構示意圖利用圖13中的統計信息進行圖像分割后得到的黑白組織結構的數字圖像示意圖（其中，白色區域為骨料）；圖15是對圖10中的組織結構示意圖利用現有技術手工劃分骨料后的切片圖像示意圖。具體實施方式為更好的解釋本專利技術，以便于理解，下面結合具體實施例對本專利技術作進一步描述。參見圖1，本專利技術提供的一種快速確定混凝土切片內骨料/砂漿面積含量的方法的實施例，其包括如下步驟：步驟S100、獲取混凝土切片的數字圖像中砂漿和/或骨料的像素數；步驟S200、利用步驟S100中獲取的像素數來計算得出混凝土切片內砂漿/骨料的面積含量。本專利技術的基本設計思路為：像素是數字圖像的基本組成單位，并且，像素數量的多少可用來表征數字圖像的實際尺寸大小，同時，對一幅數字圖像而言，統計像素數目是很容易實現的。因此，基于數字圖像的像素數可以被快速、準確的獲取，對于需要確定面積含量的混凝土切片而言，可以利用數字圖像的該種特性，利用獲得的像素數確定其中的骨料/砂漿面積含量。若要獲得準確的結果，首先需要保證獲取的骨料/砂漿各自的像素數的準確性，然而，實際上，基于混凝土切片獲取的數字圖像中，由于混凝土中的不同結構組分（如骨料與砂漿）難以區分，因此，若要直接獲得其中的骨料/砂漿的準確的像素數，往往較為困難。因此利用像素數來確定骨料/砂漿面積含量的關鍵是如何利用像素的特定屬性對骨料/砂漿進行區分，以期準確獲取骨料/砂漿各自的像素數。為了能更準確的獲取骨料/砂漿的像素數，本專利技術中采取了多種手段，以期快速、準確的獲取骨料/砂漿的像素數。在本專利技術的一個實施例中，以黑白數字圖像作為獲取骨料和砂漿各自像素數的基礎，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，以黑白數字圖像中的黑與白分別表征骨料和砂漿，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，首先對獲取的數字圖像進行處理，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，獲取數字圖像之前首先對混凝土切片進行處理，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，獲取數字圖像之前首先對混凝土切片進行染色處理，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，獲取數字圖像之前首先將混凝土切片染成彩色的，并獲取彩色的數字圖像，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，對獲取的彩色的數字圖像進行處理，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，首先獲取彩色的數字圖像，再對彩色數字圖像進行彩色圖像分割，形成黑白圖像，之后再獲取黑白圖像中表征骨料和砂漿的各自的像素數，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，利用數字圖像中HSB空間中的相應通道信息來進行彩色圖像分割，以期獲得區分骨料和砂漿的更佳效果。在本專利技術的一個實施例中，利用數字圖像中亮度值的不同來識別表征混凝土的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種快速確定混凝土切片內砂漿/骨料面積含量的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S100、獲取混凝土切片的數字圖像中砂漿和/或骨料的像素數；步驟S200、利用步驟S100中獲取的像素數來計算得出混凝土切片內砂漿/骨料的面積含量。

【技術特征摘要】
1.一種快速確定混凝土切片內砂漿/骨料面積含量的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S100、獲取混凝土切片的數字圖像中砂漿和骨料的像素數，其中，獲取數字圖像之前首先將混凝土切片內的砂漿進行浸漬染色，以與骨料的顏色進行區分，然后獲取彩色的數字圖像，再對彩色數字圖像進行彩色圖像分割，形成黑白圖像，之后再獲取黑白圖像中表征骨料和砂漿的各自的像素數；步驟S200、利用步驟S100中獲取的像素數來計算得出混凝土切片內砂漿/骨料的面積含量；所述混凝土切片是經過只對骨料和砂漿中的一種組分進行染色，而不浸染另一種組分的染色劑染色的；所述混凝土切片是采用染色溶液進行染色的，所述染色溶液是由有機染色劑和酒精制而成的或是由染色劑和水溶性液體配置而成的；所述染色的整個過程是在不對混凝土切片進行加熱、抽真空或施加高壓的常態試驗室條件...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李曙光，陳改新，紀國晉，魯一暉，
申請(專利權)人：中國水利水電科學研究院，北京中水科海利工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11