[发明专利]一种混凝土3D打印界面孔隙检测方法

说明书

本发明公开了一种混凝土3D打印界面孔隙检测方法，对打印试块图像进行自适应中值滤波预处理，减少背景噪声得到预处理图像；对预处理图像降噪，得到图像品质较高的图像；对得到图像计算每个像素点的直方图熵，计算灰度出现的概率；通过遗传算法对灰度直方图熵得到的灰度概率进行优化，求出最佳双阈值；将求出来的双阈值融合图像层间的灰度信息和邻域空间信息进行阈值分割；图像通过标记矩阵在八领域连通域分析后的图像上标记出孔隙区域，并对非目标区域的孔洞信息进行过滤；通过标记矩阵统计孔隙率和粒径数量以及孔隙率；并对带有标框的孔隙检测图像输出。本发明不仅能识别出混凝土3D打印界面图像孔洞信息，还能统计出孔洞的数量及孔隙率。

技术领域

本发明属于模式识别及机器视觉技术领域，具体涉及一种混凝土3D打印界面孔隙检测方法。

背景技术

3D混凝土打印技术是融合多领域交叉学科知识的新型建造技术，是实现制造-建造一体化的关键手段之一。将前沿打印技术的模块化装配施工、自动化控制以及可实现复杂的几何结构等特点，应用到建造领域具有较大的研究价值。然而，其始终存在着打印界面的几何形变和孔隙问题，界面质量问题极大地限制了3D混凝土打印技术的工程应用。传统的界面质量检测方式是通过目测来确定，检测过程具有较大的随机性和主观性。其中，孔隙因打印工艺、材料性能和养护期内保湿度和时间影响混凝土界面孔隙分布情况。因此，3D打印混凝土界面孔隙分布复杂且不易检测。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种混凝土3D打印界面孔隙检测方法，该方法不仅能识别出混凝土3D打印界面图像孔洞信息，还能统计出孔洞的数量及孔隙率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种混凝土3D打印界面孔隙检测方法，包括以下步骤；

步骤一：

通过手机采集打印试块图像，并对其正面进行自适应中值滤波预处理，减少背景噪声得到预处理图像，采用图像灰度级增强预处理图像；

步骤二：

使用傅里叶变换算法对增强预处理后的图像降噪，以平滑图像，提高图像特征细节，得到图像高品质图像；

步骤三：阈值分割

对步骤二中得到的高品质图像，计算每个像素点的直方图熵，计算灰度出现的概率；通过遗传算法对灰度直方图熵得到的灰度概率进行优化，利用遗传、突变、自然选择以及杂交求出最佳双阈值；将求出来的双阈值融合图像层间的灰度信息和邻域空间信息进行阈值分割；

步骤四：孔隙标记

针对步骤三阈值分割的图像通过标记矩阵在八连通域分析后的图像上标记出孔隙区域，并对非目标区域的孔洞信息进行过滤；

步骤五：输出图像

针对步骤四孔隙图像中的纹理信息和像素信息，通过标记矩阵统计孔隙率和粒径数量；通过基于遗传算法的孔隙检测算法检测图像，并对带有标框的孔隙检测图像输出。

所述步骤一采用混凝土3D打印实验室中打印的混凝土构件为研究对象，采用保养期28天Z方向切割打磨后试块为研究对象。

所述步骤一预处理具体为：

采用图像增强算法对原始图像进行预处理，调整高低灰度级，使输出图像灰度值与输入图像灰度值为指数关系：

_O＝KI^γ (1)

其中O为输出图像灰度值，I为输入图像灰度值，取值范围为[0,1]，K和γ为符号为正的常数，K作为常数通常情况为1，γ为Gamma指数,如果γ＞1，增强高灰度级，如果γ＜1，增强低灰度级。