一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法及其装置

本发明涉及轻骨料陶粒混凝土平面坐标识别，特别地是一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法及其装置。

背景技术：

1、目前，混凝土质量的检测主要依靠实验室进行配合比模拟。具体操作是按照相关要求制定混凝土配合比，然后在实验室中进行缩小比例的试件浇筑。通过恰当的养护条件(如温度、湿度和时间)，来测试混凝土在28天后的强度和其他性能指标。经过理论研究，若得到骨料的二维坐标以及空间分布可以得到其相关性能参数，但目前并没有相关技术可以直接或者间接得到混凝土剖面骨料的二维坐标。因此，需要提供一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法及其装置，利用计算机视觉识别技术通过拍摄陶粒混凝土剖面可以方便地获取其剖面的二维坐标以及其二维空间分布。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法及其装置，可以利用深度学习和视觉识别技术，可以自动识别和检测混凝土中的骨料信息。相比传统的人工检测方法，可以大大提高生产效率并减少人力成本，实现自动化检测。

2、本发明通过以下技术方案实现的：

3、一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法，包括中央控制台；包括以下步骤：

4、步骤s1、首先对于混凝土剖面图片进行裁剪与大小的变换，固定为像素分辨率的大小，裁剪效果使圆状混凝土试件与正方形相切；

5、步骤s2、随后对原始混凝土图片进行色阶直方图的分析，从左到右为阴影，中间调和高光，对应的就是黑，灰和白来代表灰度值从0色阶变化到128色阶再到255色阶的过程，图上某处色阶位置细柱壮线的高低代表着在图像上该有色阶值的像素点有多少个，通过它们可以判断图像的一些亮，明暗层次的信息；

6、步骤s3、采用大津算法进行二值化处理，其基本思想是计算图像的灰度平均值m,通过得到一个阈值t,可以把图像分割成背景a和陶粒b。记图像中背景a的灰度平均值是ma，图像中陶粒b的灰度平均值是mb；像素点出现在背景a的概率为pa，出现在陶粒b的概率为pb；阈值t计算公式：

7、t＝pa×(ma-m)2+pb×(mb-m)2

8、求得图片阈值后对图片进行阈值分割，灰度值高于阈值的将灰度值全部赋值为0，灰度值低于阈值的将灰度值全部赋值为255；

9、步骤s4、设待处理图像为o,形态结构元为e,腐蚀处理后的结果图像为rc，膨胀处理后的结果图像为rs,腐蚀运算和膨胀运算分别表示为：

10、

11、

12、在形态学处理后进行对图像进行滤波操作，主要进行高斯模糊操作；基于图像的像素值进行加权平均的操作，降低图像中噪声的影响、减少图像的细节，并使图像变得更平滑；

13、利用二维高斯函数，计算每一个像素点的权重，从而达到高斯模糊的效果；

14、

15、达到模糊的效果后能够更好的降低图像中的噪点；

16、步骤s5、随后通过segment anything模型对于高斯模糊后的图片进行标注型分割，利用segment anything模型集成在标注软件中从而实现了半自动化标注；将半自动标注完的图像映射回原图片，利用标注后的文件对原图进行标注点勾勒，将标注边界映射回高斯模糊后的图像并进行边缘的提取；对于提取的边缘遍历相邻点并进行连接与填充建立连通区域，找到连通区域的几何中心，利用连通区域的几何中心找到各个陶粒骨料的中心点；随后计算几何中心点的数量，根据轮廓的数量计算几何中心点的数量；通过中心点数量来进行定义模型精度：

17、定义原理如下：

18、共有a个中心点坐标，通过对于模型的观察，有b个陶粒的中心点模型识别错误，c个陶粒有一个中心点的情况，故精确率为q；

19、

20、步骤s6、通过建立平面直角坐标系，将陶粒中心点坐标输出；

21、步骤s7、最后将二维坐标可视化验证数据及观察其空间分布。

22、进一步作为本发明技术方案的改进，一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，包括镜头模块、图像采集模块、信息分析模块、数据储存模块、供电模块和输出模块；

23、所述镜头模块负责采集待识别物体或场景的图像；所述镜头模块与图像采集模块相连，通过光学元件将图像聚焦到传感器上；

24、所述图像采集模块用于接收镜头模块传来的光信号，并将其转化为数字图像信号；所述图像采集模块与信息分析模块通过数据连接进行通信；

25、所述信息分析模块负责对图像数据进行处理和分析，以提取有用的信息和特征；所述信息分析模块与所述图像采集模块相连接，获取图像数据，并与所述数据储存模块进行数据交互输出混凝土剖面骨料的二维坐标空间分布及识别精度；

26、所述数据储存模块用于存储采集的图像数据、分析结果和其他相关信息；所述数据储存模块与所述信息分析模块通过数据连接进行数据传输和存储；

27、所述供电模块用于为整个设备提供电源供应；

28、所述输出模块用于将识别结果及相关信息输出，所述输出模块通过接口与所述信息分析模块进行连接。

29、进一步作为本发明技术方案的改进，所述图像采集模块包括图像传感器和相关电路，可以将光信号转化为数字图像数据。

30、进一步作为本发明技术方案的改进，所述信息分析模块包括图像处理算法和机器学习模型，用于进行目标检测、分类、跟踪并与通过网络与主机交互进行半自动化标注的任务。

31、进一步作为本发明技术方案的改进，所述数据储存模块通过内部存储器与外部存储器相互作用，用于长时间保存数据。

32、进一步作为本发明技术方案的改进，所述供电模块通过电源适配器与电源相连，确保设备正常运行。

33、进一步作为本发明技术方案的改进，所述输出模块将识别结果及相关信息输出给主机或显示屏或打印机或声音装置。

34、本发明的有益效果：

35、本发明利用计算机视觉识别技术通过拍摄陶粒混凝土剖面可以方便地获取其剖面的二维坐标以及其二维空间分布。本发明的方法通过分析平面坐标的识别，可以得到骨料的分布情况，并进而获得混凝土的性能指标。相较于传统的性能检测方式，这种方法更加便捷，可为混凝土质量检测提供便利。

技术特征：

1.一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法，包括中央控制台；其特征在于，包括以下步骤：

2.一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，其特征在于：包括镜头模块、图像采集模块、信息分析模块、数据储存模块、供电模块和输出模块；

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，其特征在于：所述图像采集模块包括图像传感器和相关电路，可以将光信号转化为数字图像数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，其特征在于：所述信息分析模块包括图像处理算法和机器学习模型，用于进行目标检测、分类、跟踪并与通过网络与主机交互进行半自动化标注的任务。

5.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，其特征在于：所述数据储存模块通过内部存储器与外部存储器相互作用，用于长时间保存数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，其特征在于：所述供电模块通过电源适配器与电源相连，确保设备正常运行。

7.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法的呈现装置，其特征在于：所述输出模块将识别结果及相关信息输出给主机或显示屏或打印机或声音装置。

技术总结
本发明公开了一种基于视觉识别的球状骨料混凝土骨料平面坐标识别的分析方法及其装置，方法包括：对于混凝土剖面图像改形态大小处理，接着进行色阶直方图的分析，采用大津算法进行二值化处理，对比色阶直方图，进行形态学处理，接着进行滤波操作、标注型分割、边界映射勾勒，边缘提取、遍历边界并建立连通区域，寻求连通区域中心点，进行模型精度定义，导出陶粒二维坐标空间分布。本发明利用计算机视觉识别技术通过拍摄陶粒混凝土剖面可以方便地获取其剖面的二维坐标以及其二维空间分布，通过分析平面坐标的识别，可以得到骨料的分布情况，并进而获得混凝土的性能指标。相较于传统的性能检测方式，本发明更加便捷，可为混凝土质量检测提供便利。

技术研发人员：洪烨华,杨飞,陈霖
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17