隧道渗漏水红外辐射特征模型试验及图像处理

 对室外大型混凝土模型墙体注水模拟隧道衬砌渗漏水,利用红外热像仪观测渗漏水的红外辐射特征,获取红外热图像,研究混凝土渗漏水过程中的红外辐射规律,并编写MATLAB图像处理程序提取混凝土渗漏水红外热图像特征。混凝土一般渗漏水试验结果表明：渗漏水热图像呈现高温区域包围低温区域的温度场特征,渗漏水区域边缘温度梯度较大;混凝土渗漏水过程试验结果表明：渗水流量越大,渗漏水区域和基底混凝土的红外辐射温差越大,水域温度越均匀,水域边缘温度场变化越剧烈;试验结果可以为混凝土工程(如地下建筑、隧道等)渗漏水的检测和预警提供指导。针对渗漏水红外图像特征,利用MATLAB编写的程序能够提取热图像中的渗水面积等信息,为隧道渗漏水车载动态检测软件系统开发奠定基础。     

基于CT试验的混凝土裂纹扩展演化研究

针对混凝土宏观性能指标与破坏特性细观参数之间关系的技术难题,采用工业CT对单轴压缩条件下的混凝土试样进行了CT扫描试验;利用图像处理技术对混凝土CT图像进行分析,得到不同加载阶段混凝土孔隙和裂纹的三维细观模型及孔隙率变化规律。运用分形理论建立了CT图像分形维数计算模型,对混凝土CT图像分形特征进行了研究。结果表明:混凝土孔隙体积和分形维数的快速增大是混凝土失稳破坏的预警信息;利用混凝土CT三维重建图像结合分形理论观察研究混凝土裂纹扩展全过程,为有效分析混凝土细观损伤破坏提供了新技术。     

Image-Pro Plus混凝土孔结构图像分析方法

根据定量体视学的原理,应用光学显微镜和计算机图像处理软件(Image-Pro Plus),针对混凝土内部的细观气孔(10~1 600μm),详细介绍了Image-Pro Plus混凝土孔结构图像分析方法,并计算出图像分析中砂浆的最小样本数为4,混凝土的最小样本数为1,满足了图像分析混凝土孔结构的适用性.结果表明:Image-Pro Plus混凝土孔结构图像分析方法具有典型代表性和良好操作性,适于深入研究混凝土孔结构与宏观性能的关联性.     

高掺量粉煤灰混凝土中界面过渡区的细观结构分析

采用环境扫描电子显微镜观测混凝土试块的骨料与水泥石界面 ,试块包括普通混凝土、仅掺粉煤灰的混凝土和同时掺粉煤灰、膨胀剂的混凝土 ,同时利用图像处理软件对扫描电镜图像进行定量研究 ,发现掺入粉煤灰后界面性能有一定的改善 ,而掺入膨胀剂则能显著改善界面性能。说明适量的膨胀剂可以有效减少混凝土的初始缺陷。     

混凝土雷达在无损检测中的应用研究

介绍了混凝土雷达的发展以及原理技术,并通过试验,研究混凝土结构中不同异物在雷达图像中判识.通过雷达图像的分析,可以判定混凝土结构中钢筋以及其他异物的位置.     

高参量粉煤灰混凝土中界面过渡区的细观结构分析

采用环境扫描电子显微镜观测混凝土试块的骨料与水泥石界面，试块包括普通混凝土、仅掺粉灰的混凝土和同时掺粉煤灰、膨胀剂的混凝土，同时利用图像处理软件对扫描电镜图像进行定量研究，发现掺入粉煤灰后界面性能有一定的改善，而掺入膨胀剂则能显著改善界面性能。说明适量的膨胀剂可以有效减少混凝土的初始缺陷。     

基于X射线CT的混凝土内部裂纹识别研究

利用医用CT设备采集了完整单轴压缩作用下的混凝土断面图像,分别采用阈值分割、聚类和图像差值三种算法提取了混凝土内部裂纹,讨论了三种算法提取混凝土内部裂纹时各自的优缺点,并对裂纹提取结果进行分析和评价。结果表明:阈值分割和聚类算法均难以区分裂纹和孔隙,图像差值算法不仅可以较好地提取裂纹,还能区分裂纹与孔隙;阈值分割和图像差值算法均需要通过大量试验确定合理阈值,聚类算法不需要设定阈值,可以避免选择阈值导致的人为误差;基于差值算法得到的差值图像可以定量描述裂纹的演化过程;随着CT设备的不断发展,图像差值算法将在混凝土细观结构研究中应用越来越广泛。     

基于形态学及边缘检测的雷达图像特征提取

介绍了雷达技术在混凝土结构无损检测中的应用原理,制作了模拟空洞、裂缝、不密实缺陷的混凝土试件,得到了缺陷的雷达图像典型特征。将数字图像处理技术应用于雷达图像的后处理中,形态学腐蚀、膨胀处理后图像的主要特征得到体现,次要因素得以忽略,为雷达图像的判读、解释起到良好的区分作用。边缘检测结合腐蚀、膨胀能快速而准确地得到图像的边缘骨架曲线。研究成果为准确判读雷达图像和质量评价提供了数据支撑。     

基于CT技术的混凝土三维有限元模型构建

提出了一种基于CT数字图像技术的混凝土材料三维有限元模型构建的新方法.首先,采用医用CT扫描系统,对混凝土试样进行逐层扫描,生成材料的内部细观结构图像,利用CT图像的三维重构技术,将得到的剖面细观图像逐层叠加,形成三维细观结构图像;然后,将该图像映射到有限元程序中进行三维网格剖分,建立真实状态下的混凝土细观数值分析模型;在此基础上,对钢纤维混凝土进行了劈裂试验.结果表明,这种基于CT技术的数字图像三维有限元模型构建方法可真实地反应混凝土材料的内部结构与材料的固有力学特性,其数值分析结果与物理试验结果吻合,是数值分析领域中的一种新的尝试与创新.     

基于CT图像的环氧沥青混凝土压裂损伤的演化分析

针对如何合理的利用CT图像获取数据来评定环氧沥青混凝土压裂损伤的演化过程问题,本研究利用万能材料试验机对环氧沥青混凝土试件进行单轴压缩试验,运用CT断层扫描技术获取试件的CT图像,采用图像处理技术得到断面的以灰度值显示的二维CT图像,基于二维CT图像重构生成不同加载阶段试件的三维数值模型,并通过超声波环氧沥青混凝土损伤检测获取损伤值,得到压缩位移与损伤、裂缝体积与损伤的变化关系。研究结果表明:随着压缩位移和裂缝体积的增大,损伤逐渐增大,当损伤快速增大时,则预示着环氧沥青混凝土试件临近破坏。     

基于CT技术的桥梁用高性能混凝土细观图像分析

为了达到桥梁上部结构预应力混凝土强度和弹性模量双重控制的目标,有必要研究混凝土微结构随龄期的变化规律。本文利用X射线计算机断层扫描成像技术(CT技术)分别对7d与28d龄期桥梁用C50高性能混凝土材料细观结构的变化进行观测和图像构建。采用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件定量分析了混凝土材料CT图像,得到了7d和28d不同龄期对混凝土材料的缺陷率、孔径尺寸、孔洞数的影响。     

基于破损演化理论的混凝土CT图像定量分析

通过对混凝土CT图像影像特征的分析可以研究混凝土内部细观结构及裂纹变化的特点,但当前国内对混凝土的CT试验研究很少。将破损演化理论应用于混凝土CT图像的定量分析,利用完整度和破损度的变化分析试样各点的强度变化,解决了CT数分布范围广、不利于定量分析的问题;利用λ–水平完整域和λ–水平破损域实现从细观到宏观分析的过渡;进一步利用λ1–λ2截理的概念从CT图像中分别提取出裂纹区域、骨料区域、砂浆区域以及空气区域。提出量测各区域大小的方法,实现对混凝土各物相的分区描述,并在此基础上探讨破损演化理论在混凝土CT试验研究中的应用前景。     

计算机图像处理技术在高掺量粉煤灰混凝土ESEM图像定量分析中的应用

本文介绍了利用计算机图像处理技术对混凝土细观结构的扫描电镜图像进行定量研究的方法,试样包括普通混凝土、粉煤灰混凝土和掺加膨胀剂的粉煤灰混凝土,并对以上不同混凝土试样细观结构表征指标如密实度和孔隙率进行了定量测定比较。     

地质雷达在隧道衬砌混凝土检测中的特征图像

从隧道衬砌混凝土地质雷达检测数据分析出发,通过对反射波振幅、相位、同相轴等分析,总结归纳隧道衬砌混凝土的典型特征图像,为揭示隧道衬砌结构特征及混凝土质量评价提供帮助。     

基于卷积神经网络的混凝土裂缝识别

针对基于图像处理和边缘检测的混凝土裂缝识别方法易受外部环境干扰,且在图像处理过程中会产生大量噪声,从而导致识别效果不佳的问题,提出一种基于卷积神经网络的裂缝识别方法。通过与当前主流卷积神经网络模型进行对比研究以及对真实的混凝土裂缝图像的识别验证,结果表明,文中所建立的CrackNet模型能够有效识别混凝土图像中的裂缝目标,具有高效性和强鲁棒性。     

养护条件对混凝土强度及介观孔结构的影响

养护条件在混凝土的强度和孔结构发展过程中扮演着重要角色,本文利用干空养护、标准养护和室外自然暴露三种养护方式研究了养护条件对混凝土早期和后期强度发展的影响,通过图像分析法分析了不同养护条件下混凝土在介观层次的孔结构。结果表明在适当的湿度条件下,养护温度对混凝土强度的发展具有重要作用,图像分析显示不同的养护条件对混凝土孔隙结构造成影响,干空养护条件下的混凝土的平均孔隙面积最大和平均微裂纹数量最多。     

基于体视学原理的再生保温混凝土保温骨料图像分析方法

基于体视学原理,详细介绍了采用Image Por-plus软件对再生保温混凝土中保温骨料(玻化微珠)图像分析步骤,计算得到图像分析时混凝土的最小样本数为2,满足图像分析保温骨料的准确性和可操作性。研究表明:粒径为300~600μm的玻化微珠在再生保温混凝土含量最大(约为45.5%),搅拌时玻化微珠的破碎率约为19.1%,Image Por-plus软件可以快速计算出保温骨料多种特征参数,可对再生保温混凝土传热性能的后续研究提供帮助。     

碳化作用对清水混凝土表面色泽一致性的影响

清水混凝土结构表面色差通常随着服役年限的增加而变大.基于数字图像处理技术,引入图像灰度标准差,用以表征碳化前后清水混凝土表面色差的变化情况,探究碳化对清水混凝土表面色泽一致性的影响.结果表明:用图像灰度标准差来定量描述清水混凝土表面色差具有较高的精确度.通过提高清水混凝土强度可以提高其抗碳化性能.碳化导致清水混凝土色差加大,图象灰度标准差随碳化龄期增长而增大,对其表面色泽一致性产生不利影响.     

探地雷达在混凝土结构检测中的应用研究

通过实验室模拟试验,研究混凝土结构中不同异物在雷达图像中判识。通过雷达图像的分析比较,可以判定混凝土结构中钢筋和空洞的位置,比较空洞的大小以及空洞内的含水情况。     

图像法定量分析加气混凝土晶体和胶体

水化硅酸钙晶体和胶体是加气混凝土的主要水化产物,晶/胶比是影响加气混凝土强度的关键因素。本文通过对高性能砂加气混凝土和粉煤灰加气混凝土的BSE图像进行处理,计算了两种制品中晶体的体积率和胶体的体积率。分析结果表明,在相同的水热合成工艺条件下,高性能砂加气混凝土的晶体与胶体总体积率为粉煤灰加气混凝土的1.4倍,两种加气混凝土的晶体/胶体体积比分别为1.7和1.2。图像分析法提供了评价加气混凝土水化产物的科学依据和方法。