[发明专利]基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法

说明书

一种基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法，由以下步骤构成：(1)对钢筋的全角度锈蚀形态图像进行二值化处理；(2)确定钢筋全角度锈蚀轮廓边缘线到轴线的距离及其对应的角度；(3)计算钢筋的锈蚀特征参数，包括最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率。本发明只需要根据钢筋的全角度锈蚀形态图像，就能够准确地计算钢筋的锈蚀特征参数，从而能够合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。

一、技术领域

本发明涉及一种基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法，属于锈蚀钢筋的分析方法。

二、背景技术

受外部腐蚀性环境作用的影响，钢筋混凝土结构时常发生钢筋锈蚀。由于混凝土材料的不均匀性、外部腐蚀环境的变异性以及钢筋各部位受力程度的差异性，导致混凝土内部钢筋的锈蚀分布形态具有显著的空间变异性，所以需要准确分析钢筋的锈蚀特征参数，才能合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。

目前，钢筋锈蚀特征参数的分析方法包括失重法、游标卡尺法、排水法和3D扫描法。其中，失重法根据钢筋锈蚀前后的质量差来定义质量锈蚀率，只能确定钢筋整体的平均锈蚀严重程度，而无法反映钢筋锈蚀的空间分布特征；游标卡尺法沿锈蚀钢筋长度方向逐一测定每个横截面的长短两个方向的尺寸，进而利用二者的平均值近似作为锈蚀钢筋的直径计算锈蚀钢筋的剩余截面积，该方法虽然可以粗略确定锈蚀钢筋最小截面积的位置及大小，但是存在测试工作量大、计算精度低的缺点；排水法将锈蚀钢筋垂直挤入装满水的溶液中，将溢出的水的质量转化成体积，从而计算挤入溶液部分的锈蚀钢筋的体积，该方法可以测试锈蚀钢筋的剩余截面积，但是无法测试锈蚀钢筋的最大截面锈蚀深度，而且在测试过程中难免会出现部分水溶液附在钢筋或者容器壁上，导致测试精度难以保证；3D扫描法将激光束按照特定的轨迹对锈蚀钢筋进行扫描，利用反射的激光点信息形成激光点云数据，进而通过数据分析计算钢筋的锈蚀特征参数，该方法存在测试设备昂贵、测试数据量庞大、测试数据处理过程复杂(需要对三维扫描图像进行拼合、补洞、碎片处理、坐标轴修正)、测试过程耗时的缺点。因此，有必要发明一种能够准确分析钢筋锈蚀特征参数(包括最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率)的方法。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法，该方法能够根据钢筋的全角度锈蚀形态图像，计算钢筋的最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率，从而合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。

本发明通过以下技术方案实现上述目的，一种基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法，由以下步骤构成：

1.1对钢筋的全角度锈蚀形态图像进行二值化处理：利用图像处理技术，分别对旋转角度为θ_i(i＝0,1,2,...,n，n为旋转总次数)时的钢筋锈蚀形态图像进行二值化处理；

1.2确定钢筋全角度锈蚀轮廓边缘线到轴线的距离及其对应的角度：分别基于旋转角度为θ_i时二值化处理后的钢筋锈蚀形态图像，从钢筋左端开始沿钢筋长度方向选取m个控制截面，依次确定第k(k＝1,2,3,...,m)个控制截面锈蚀钢筋轮廓的上边缘线到轴线的距离r_i^k和对应的角度α_i＝θ_i，以及下边缘线到轴线的距离和对应的角度α_n+1+i＝θ_i+180°，其中r_i^k和分别为：

式中，r₀为未锈蚀钢筋的半径；p₀为钢筋端部未锈蚀对比段轮廓的上边缘线到轴线之间的像素值；和分别表示旋转角度为θ_i时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的上边缘线和下边缘线到轴线之间的像素值。