基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法技术

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。本发明专利技术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。

A method of calculating corrosion characteristic parameters based on the full angle corrosion shape image of steel bar

A method for calculating the corrosion feature parameters of reinforced omnidirectional image based on the corrosion morphology, comprises the following steps: (1) image of full angle reinforcement corrosion morphology of binarization processing; (2) to determine the distance of steel corrosion point line to the axis of the contour and the corresponding angle; (3) the corrosion characteristic parameters calculation of steel, including the maximum corrosion depth, the maximum corrosion rate and corrosion rate of quality. The invention can accurately calculate the corrosion characteristic parameters of the steel bar according to the corrosion angle image of the steel bar, so that it can reasonably describe the spatial corrosion distribution pattern of the reinforcement.

【技术实现步骤摘要】
基于钢筋全角度锈蚀形态图像计算锈蚀特征参数的方法一、
本专利技术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、
技术介绍
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，有必要专利技术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、
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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θi(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θi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rik和对应的角度αi＝θi，以及下边缘线到轴线的距离和对应的角度αn+1+i＝θi+180°，其中rik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θi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。1.3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：基于钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离rik和及其对应的角度αi和αn+1+i，分别计算最大锈蚀深度ηd,max、最大截面锈蚀率ηs,max和质量锈蚀率ηm：式中，r0为未锈蚀钢筋的半径；rmin为rik和(i＝0,1,2,...,n；k＝1,2,3,...,m)的最小值；S0为未锈蚀钢筋的截面积；Smin为锈蚀钢筋的剩余截面积Sk(k＝1,2,3,...,m)的最小值；Sk为锈蚀钢筋的剩余截面积；l0为钢筋的长度；Δzk为第k个和第k+1个控制截面之间的间距；n为旋转总次数；m为控制截面总数。所述轴线为钢筋端部未锈蚀段的两端面中心点的连线。所述锈蚀钢筋第k个控制截面的剩余截面积Sk(k＝1,2,3,...,m)的计算公式为：式中，n为旋转总次数；当j＝1,2,3,...,n-1时，和αj分别为旋转角度为θj时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的上边缘线到轴线之间的距离和对应的角度；和αj+1分别为旋转角度为θj+1时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离和对应的角度；当j＝n+1,n+2,n+3,...,2n-1时，和αj分别为旋转角度为θj-n-1时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离和对应的角度，和αj+1分别为旋转角度为θj-n时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离和对应的角度；和α0分别为旋转角度为θ0时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的上边缘线到轴线之间的距离和对应的角度；和α2n+1分别为旋转角度为θn时锈蚀钢筋第k个控制截面轮廓的下边缘线到轴线之间的距离和对应的角度。本专利技术的突出优点在于：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形态特征参数，包括最大锈蚀深度、最大截面锈蚀率和质量锈蚀率，从而能够合理描述钢筋的空间锈蚀分布形态。四、附图说明图1是本专利技术实施例选取的钢筋全角度锈蚀形态图像。图2是本专利技术实施例二值化处理后的钢筋全角度锈蚀形态图像。图3是本专利技术实施例第100个控制截面的截面示意图，图中，1表示未锈蚀钢筋的截面轮廓，2表示锈蚀钢筋的截面轮廓。五、具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细描述。本专利技术所述的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：选取长度为400mm的锈蚀钢筋在旋转角度为θi＝i×18°(i＝0,1,2,...,9)时的全角度锈蚀形态图像进行分析，如附图1所示，利用图像处理技术，依次将上述不同旋转角度时的锈蚀钢筋彩色图像转变成灰度图像，然后再将灰度图像转化成二值图，从而获得二值化处理后的钢筋全角度锈蚀形态图像，如附图2所示。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：未锈蚀钢筋的半径r0＝8mm，分别基于旋转角度为θi时二值化处理后的钢筋锈蚀形态图像，通过公式αi＝θi和α10+i＝θi+180°分别计算钢筋锈蚀轮廓的上下边缘线对应的角度αi和α10+i，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p0＝182，从钢筋左端开始沿钢筋长度方向等间距选取4000个控制截面，截面间距Δzk＝0.1mm，依次确定第k(k＝1,2,3,...,4000)个控制截面锈蚀钢筋轮廓的上下边缘线到轴线之间的像素值和然后通过公式和分别计算钢筋锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离rik和不失一般性地，以第100个控制截面为例，计算结果见表1。表1第100个控制截面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：基于钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离rik和(i＝0,1,2,...,9；k＝1,2,3,...,4000)，可以确定钢筋的最小剩余半径从而可以计算钢筋的最大锈蚀深度ηd,max：ηd,max＝r0-rmin＝8-1.13＝6.87mm不失一般性地，以第100个控制截面为例，根据钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离ri100和(i＝0,1,2,...,9)及其对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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θi(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θi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ri

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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θi(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θi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rik和对应的角度αi＝θi，以及下边缘线到轴线的距离和对应的角度αn+1+i＝θi+180°，其中rik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θi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，1.3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：基于钢筋全角度锈蚀轮廓的上下边缘线到轴线的距离rik和及其对应的角度αi和αn+1+i，分别计算最大锈蚀深度ηd,max、最大截面锈蚀率ηs,max和质量锈蚀率ηm：ηd,max＝r0-rmin；式中，r0为未锈蚀钢筋的半径；rmin为rik和的最小值；S0为未锈蚀钢筋的截面积；Smin为锈蚀钢筋的剩余截面积Sk(k＝1,2,3,...,m)的最小值；Sk为锈蚀钢筋...

【专利技术属性】
技术研发人员：余波，万伟伟，刘阳，陈正，邓鹏，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45