一种基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法技术

本发明专利技术提出一种基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，在前端使用模拟回弹仪及模拟混泥土试件装置实现现场抗压强度检测过程；并结合云端平台虚拟现实技术实现构件的场景化教学

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法


[0001]本专利技术属于实训土木工程检测
，尤其涉及一种基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法
。

技术介绍

[0002]混凝土抗压强度检测在土木工程及建筑行业中是一个非常常见的工作
。
混凝土抗压强度是评价混凝土品质的重要指标，对于工程的安全性和可靠性具有重要意义
。
通过混凝土抗压试验，可以确定混凝土的强度等级，从而保证混凝土各项指标符合要求，凝土抗压强度检测的方法主要有两种：破坏性测试和非破坏性测试
。
破坏性测试主要原理是通过试验机对试件施加轴向压力，直到试件破坏，然后测量试件的压坏荷载，并据此计算出混凝土的抗压强度
。
非破坏性测试则是在不破坏混凝土试件的情况下，通过测量混凝土内部某些物理量来推算混凝土的抗压强度
。
对于混凝土抗压强度的现场检测，常用的方法有回弹法
、
超声回弹综合法
、
钻芯法
、
后锚固法
、
剪压法等
。
[0003]对于土木工程行业和建筑行业的从业人员，学会如何进行混凝土抗压强度检测是一项基本的技能
。
针对这个专业技能培养，在高职
、
应用型本科及相关检测单位或者建设单位都会开展混凝土抗压强度检测的相关培训和实训课程
。
传统的培训实训方案采用真实的回弹仪设备及实际的混凝土试件进行实训操作
>。
具体的实验步骤如下：
[0004]1.
准备材料和设备，进行实验前的检查和校准
。
[0005]2.
根据混凝土配合比制作混凝土试件，确保试件的制作质量和尺寸符合标准要求
。
[0006]3.
使用砂纸将混凝土试件表面打磨平整，去除杂质和油污
。
[0007]4.
将回弹仪的弹击杆顶住混凝土试件表面，轻压仪器，弹出第一个回弹值
。
[0008]5.
在读取回弹值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出，重复上述步骤，每个试件应读取
16
个回弹值
。
[0009]6.
舍去三个最大值和三个最小值，求其余
10
个回弹值的平均值即为该试件的回弹值
。
[0010]7.
测量回弹值时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土试件表面，并应缓慢施压
、
准确读数
、
快速复位
。
[0011]8.
重复上述步骤，对相同条件下的多个混凝土试件进行回弹值测量
。
[0012]9.
分析实验数据，计算混凝土强度，评估混凝土试件的质量和性能
。
[0013]根据现有的实训方案，制作实际的混凝土试件需要较大的实训场地和更复杂的实训准备工艺，这使得一些学校和机构受到场地和材料的限制而无法进行实训
。
此外，由于这种实训方案采用标准的混凝土试件，受训者无法了解测区测点在整个结构构件中的位置，也无法理解测出来的抗压强度对整个构件的意义
。
因此，需要一种更实用
、
更灵活的实训方案来解决这些问题
。

技术实现思路

[0014]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种基于图像识别和虚拟现实技术的混泥土抗压强度检测的实训方案，在前端使用模拟回弹仪及模拟混泥土试件装置实现现场抗压强度检测过程
。
并结合云端平台虚拟现实技术实现构件的场景化教学
。
本方案占用空间小
、
无需制作混泥土试件
。
可以快速布置于室内实训室，同时场景化的教学让受训者更加了解抗压强度检测的意义和作用
。
也可以进一步从整个结构构件进行评估
。
[0015]考虑现有抗压强度检测实训方案的缺点在于：
[0016]1.
真实的混泥土试件需要提前制作，部分学校和机构无法制作
。
[0017]2.
由于试件的规格尺寸比较大且重量较重
。
只能放置在室外
。
对场地约束比较大，对部分场地较小的学校和机构不友好
。
[0018]3.
混泥土试件只能做成标准的混凝土墩
。
而在实际工作过程中需要针对各种不
[0019]同类型的构件进行抗压强度测试并评估构建的质量
。
当前方案无法满足需求
。
[0020]4.
现有方案只是单独做抗压强度检测实训，无法让受训者了解项目背景，了解整个待测构件的信息，无法进行场景化教学
。
[0021]针对这些缺点，本专利技术通过采用图像识别和虚拟现实技术等多项技术实现了小型化
、
易实施，并通过虚实结合的方式实现场景化教学
。
其通过使用摄像头采集图像并做算法识别来模拟回弹仪操作，之后将识别结果发送到实训平台，实训平台采用虚拟现实技术完成实训流程
、
实训结果和实训场景的呈现
。
[0022]本专利技术具体采用以下技术方案：
[0023]一种基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于，在前端使用模拟回弹仪及模拟混泥土试件装置实现现场抗压强度检测过程；并结合云端平台虚拟现实技术实现构件的场景化教学
。
[0024]进一步地，采用印有带单向箭头的试件替代实际率定装置；采用印有带编号的
4x4
方格的试件替代实际混泥土试件，每个方格代表一个测点并编有号码
。
[0025]进一步地，还包括：
[0026]模拟回弹仪装置，内部集成一个高清摄像头，用于采集模拟率定装置和模拟混泥土试件上的图像，并通过
USB
接口传输给前端数据处理装置
。
[0027]前端数据处理装置，用于接收模拟回弹仪采集的图像，并进行图像识别，针对模拟率定装置的图像，识别箭头相对于模拟回弹仪的方向，针对模拟混泥土试件，使用
OCR
技术识别试件上的编号；识别完成后，将结构反馈给云端实训平台；
[0028]所述云端实训平台用于实现模拟回弹仪参数设置
、
模拟回弹仪率定
、
抗压强度检测实训过程模拟，采用
720
全景方式，
web
端三维呈现方式
、VR
呈现方式其中的一种或多种进行抗压强度实训过程模拟及场景
、
构件的
3D
呈现
。
[0029]进一步地，所述模拟率定过程为：首先，将模拟回弹仪置于模拟率定上方，然后，用户发起率定操作，之后，打开摄像头，再模拟回弹仪采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于，在前端使用模拟回弹仪及模拟混泥土试件装置实现现场抗压强度检测过程；并结合云端平台虚拟现实技术实现构件的场景化教学
。2.
根据权利要求1所述的基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于：采用印有带单向箭头的试件替代实际率定装置；采用印有带编号的
4x4
方格的试件替代实际混泥土试件，每个方格代表一个测点并编有号码
。3.
根据权利要求2所述的基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于：还包括：模拟回弹仪装置，内部集成一个高清摄像头，用于采集模拟率定装置和模拟混泥土试件上的图像，并通过
USB
接口传输给前端数据处理装置
。
前端数据处理装置，用于接收模拟回弹仪采集的图像，并进行图像识别，针对模拟率定装置的图像，识别箭头相对于模拟回弹仪的方向，针对模拟混泥土试件，使用
OCR
技术识别试件上的编号；识别完成后，将结构反馈给云端实训平台；所述云端实训平台用于实现模拟回弹仪参数设置
、
模拟回弹仪率定
、
抗压强度检测实训过程模拟，采用
720
全景方式，
web
端三维呈现方式
、VR
呈现方式其中的一种或多种进行抗压强度实训过程模拟及场景
、
构件的
3D
呈现
。4.
根据权利要求3所述的基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于：所述模拟率定过程为：首先，将模拟回弹仪置于模拟率定上方，然后，用户发起率定操作，之后，打开摄像头，再模拟回弹仪采集箭头图像，进行箭头方向识别；并将结果返回到平台，接着根据返回结果查询数据库对应率定值，并在页面上显示；以上操作完成后模拟回弹仪顺时针旋转
90
°
，再重复进行模拟率定过程
。5.
根据权利要求3所述的基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于：使用摄像头图像采样替代回弹仪，通过判断模拟率定装置上的箭头方向来模型回弹率定操作；通过旋转摄像头，在四个方向上对箭头进行图像采集；使用图像识别算法计算出箭头与摄像头的相对角度，模拟四个方向上的率定操作
。6.
根据权利要求3所述的基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于：箭头方向的判断流程为：步骤
S1
：抽取出箭头的轮廓特征；步骤
S2
：判断轮廓是否为箭头的轮廓：识别出轮廓的端点坐标和凸包点坐标；其中端点为轮廓所有的转折点；具体判断条件为：凸包点数量在3到6个之间，且凸包点数量
+2
与轮廓的端点数量相等判断为是箭头的轮廓
。7.
根据权利要求6所述的基于图像识别及虚拟现实技术实训抗压强度检测的方法，其特征在于：判断箭头方向的步骤如下：步骤
S31
：检测出箭头顶点坐标和内凹点坐标；端点坐标和凸包点坐标都以数组的方式
存储，数组的每个元素为一个点的坐标；设，
A1
～
A7
为7个端点的坐标；其中，
A1、A3、A4、A5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李自强，张志远，詹家坤，王知军，黄祖海，陈友武，黄喆，
申请(专利权)人：福建中锐网络股份有限公司，
类型：发明
国别省市：