一种基于图像处理的材料检测方法及系统

本发明属于材料承压测试，尤其涉及一种基于图像处理的材料检测方法及系统。

背景技术：

1、混凝土作为建筑工程中常用的主要材料之一，其质量和性能对工程的安全和持久性至关重要。在建筑实践中，对混凝土的承载能力进行准确测试是保证工程质量的关键环节之一。然而，传统的混凝土板承压能力测试方法存在一些技术挑战和局限性，尤其是在评估材料的具体变劣程度时。

2、目前在混凝土板的承压能力测试过程中，利用先进的图像处理技术和工程材料力学原理，能够实时捕捉和分析混凝土表面裂纹的变化情况，从而准确评估材料在承受压力过程中的表现。

3、然而，现有技术在确定混凝土板出现裂纹崩坏后，通常需使用一块与目标材料工件相同的新测试工件，施加低于标准临界压力值的压力，以推断不合格目标材料工件能承受的实际临界压力值。然后，通过实际临界压力值与标准临界压力值的偏差来确定具体的变劣程度。尽管该方法能科学计算目标材料工件的变劣情况，但测试过程仍复杂，需确保新测试工件与目标材料工件的构造条件一致，以保证测试结果的准确性，测试要求较为苛刻。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于图像处理的材料检测方法及系统，旨在解决背景技术中提出的问题。

2、本发明是这样实现的，一种基于图像处理的材料检测方法，所述方法包括：

3、在对目标材料工件施加临界压力值的预设时间长度的压力测试的过程中，获取不同时间点的目标材料工件的检测图像，并根据目标材料工件的检测图像，获取目标材料工件的结构恶变数值；

4、根据压力测试的预设时间长度以及不同时间点对应的的目标材料工件的结构恶变数值生成检测折线图；

5、获取预设标准折线图，并将检测折线图实时的与预设标准折线图进行比较，判断目标材料工件是否符合标准要求；

6、若判定目标材料工件不符合标准要求，获取检测折线图相对于预设标准折线图的斜率变化程度，并根据斜率变化程度确定目标材料工件的变劣程度。

7、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，在对目标材料工件施加临界压力值的预设时间长度的压力测试的过程中，获取不同时间点的目标材料工件的检测图像，并根据目标材料工件的检测图像，获取目标材料工件的结构恶变数值的步骤包括：

8、在对目标材料工件施加临界压力值的预设时间长度的压力测试的过程中，获取不同时间点的目标材料工件的检测图像；

9、基于图像处理获取检测图像中的目标材料工件表面出现的裂纹和每条裂纹的长度数值，并将所有裂纹的长度数值汇集，得到裂纹长度集合；

10、获取结构恶变数值计算公式，并根据裂纹长度集合以及结构恶变数值计算公式确定目标材料工件的结构恶变数值。

11、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述结构恶变数值计算公式为：其中m为结构恶变数值，l为裂纹的长度数值，n为目标材料工件表面出现的裂纹的总数量，当n为0时，不采用该恶变数值计算公式计算目标材料工件的结构恶变数值，并直接判定目标材料工件的结构恶变数值为0。

12、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述检测折线图为xy轴型折线图，其中x轴表示预设时间长度，所述检测折线图的y轴表示结构恶变数值，且在x轴中，相邻时间点的间隔长度相同。

13、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，获取预设标准折线图，并将检测折线图实时的与预设标准折线图进行比较，判断目标材料工件是否符合标准要求的步骤包括：

14、获取预设标准折线图，并将检测折线图实时的与预设标准折线图进行比较；

15、分别获取在预设标准折线图和检测折线图中，出现大于0的结构恶变数值的时间长度数值ta和tb，并判断ta减去tb的差值是否大于预设阈值；

16、若判定ta减去tb的差值大于预设阈值，则确定目标材料工件不符合标准要求，若判定ta减去tb的差值不大于预设阈值，则确定目标材料工件符合标准要求。

17、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，若判定目标材料工件不符合标准要求，获取检测折线图相对于预设标准折线图的斜率变化程度，并根据斜率变化程度确定目标材料工件的变劣程度的步骤包括：

18、若判定目标材料工件不符合标准要求，分别获取检测折线图和预设标准折线图中的首个大于0的结构恶变数值以及最后一个结构恶变数值；

19、调取斜率变化程度计算公式，并根据斜率变化程度计算公式、检测折线图和预设标准折线图中的首个大于0的结构恶变数值以及最后一个结构恶变数值计算检测折线图相对于预设标准折线图的斜率变化程度；

20、根据斜率变化程度确定目标材料工件的变劣程度。

21、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述调取斜率变化程度计算公式为：其中c为调取斜率变化程度的具体数值，s检测为检测折线图中由首个大于0的结构恶变数值至最后一个结构恶变数值的斜率数值，s标准为预设标准折线图中由首个大于0的结构恶变数值至最后一个结构恶变数值的斜率数值；

22、在调取斜率变化程度计算公式中：

23、其中m检测末为检测折线图中的最后一个结构恶变数值，m检测首为检测折线图中首个大于0的结构恶变数值，t检测末为最后一个结构恶变数值对应的时间数值，t检测首为首个大于0的结构恶变数值对应的时间数值；

24、其中m标准末为预设标准折线图中的最后一个结构恶变数值，m标准首为预设标准折线图中首个大于0的结构恶变数值，t标准末为最后一个结构恶变数值对应的时间数值，t标准首为首个大于0的结构恶变数值对应的时间数。

25、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，一种基于图像处理的材料检测系统，所述系统包括：结构恶变数值获取模块、检测折线图生成模块、目标材料工件判断模块以及变劣程度确定模块，其中：

26、结构恶变数值获取模块，用于在对目标材料工件施加临界压力值的预设时间长度的压力测试的过程中，获取不同时间点的目标材料工件的检测图像，并根据目标材料工件的检测图像，获取目标材料工件的结构恶变数值；

27、检测折线图生成模块，用于根据压力测试的预设时间长度以及不同时间点对应的的目标材料工件的结构恶变数值生成检测折线图；

28、所述检测折线图为xy轴型折线图，其中x轴表示预设时间长度，所述检测折线图的y轴表示结构恶变数值，且在x轴中，相邻时间点的间隔长度相同；

29、目标材料工件判断模块，用于获取预设标准折线图，并将检测折线图实时的与预设标准折线图进行比较，判断目标材料工件是否符合标准要求；

30、变劣程度确定模块，用于若判定目标材料工件不符合标准要求，获取检测折线图相对于预设标准折线图的斜率变化程度，并根据斜率变化程度确定目标材料工件的变劣程度。

31、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述结构恶变数值获取模块具体包括：

32、检测图像获取单元，用于在对目标材料工件施加临界压力值的预设时间长度的压力测试的过程中，获取不同时间点的目标材料工件的检测图像；

33、裂纹长度集合获得单元，用于基于图像处理获取检测图像中的目标材料工件表面出现的裂纹和每条裂纹的长度数值，并将所有裂纹的长度数值汇集，得到裂纹长度集合；

34、结构恶变数值计算单元，用于获取结构恶变数值计算公式，并根据裂纹长度集合以及结构恶变数值计算公式确定目标材料工件的结构恶变数值；

35、所述结构恶变数值计算公式为：其中m为结构恶变数值，l为裂纹的长度数值，n为目标材料工件表面出现的裂纹的总数量，当n为0时，不采用该恶变数值计算公式计算目标材料工件的结构恶变数值，并直接判定目标材料工件的结构恶变数值为0。

36、作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述目标材料工件判断模块具体包括：

37、折线图比较单元，用于获取预设标准折线图，并将检测折线图实时的与预设标准折线图进行比较；

38、差值判断单元，用于分别获取在预设标准折线图和检测折线图中，出现大于0的结构恶变数值的时间长度数值ta和tb，并判断ta减去tb的差值是否大于预设阈值；

39、目标材料工件判断单元，用于若判定ta减去tb的差值大于预设阈值，则确定目标材料工件不符合标准要求，若判定ta减去tb的差值不大于预设阈值，则确定目标材料工件符合标准要求。

40、与现有技术相比，本发明通过在对目标材料工件施加临界压力值的预设时间长度的压力测试的过程中，获取不同时间点的目标材料工件的检测图像，并根据目标材料工件的检测图像，获取目标材料工件的结构恶变数值；根据压力测试的预设时间长度以及不同时间点对应的的目标材料工件的结构恶变数值生成检测折线图；获取预设标准折线图，并将检测折线图实时的与预设标准折线图进行比较，判断目标材料工件是否符合标准要求；若判定目标材料工件不符合标准要求，获取检测折线图相对于预设标准折线图的斜率变化程度，并根据斜率变化程度确定目标材料工件的变劣程度。在对混凝土板等材料进行临界压力值的施压测试过程中，一旦确定被测试材料工件的承压能力不足，可以通过分析已经出现崩坏现象的材料工件，结合被测材料工件和合格质量工件的表面裂纹实际变化，来精确确定被测材料工件的具体变劣程度。这种方法不仅提高了变劣程度的准确性，还避免了选取新的测试工件并进行再次压力测试，从而提高了材料检测的效率。