基于增强图像处理的混凝土红外检测技术研究

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混凝土在浇筑以及服役的过程中,由于施工工艺参差不齐、持续受到温度、湿度、外力等荷载的作用以及材料本身具有收缩、徐变的性质,使得其表面及内部容易产生缺陷,进而影响工作性能。如何科学、高效地检测混凝土内部的缺陷情况是工程界和学术界的热门课题,红外热像检测由于其方便快捷的优点,在材料无损检测中得到了广泛的应用,由于混凝土材料是不良导体,红外热像检测方法在混凝土中应用精度不高。
  本文在红外热成像无损检测技术的基础上,将理论研究、试验分析、图像处理技术相结合,依照技术路线图开展了基于增强图像处理的混凝土红外检测技术研究,主要研究内容如下:
  (1)通过对目前混凝土内部缺陷检测方法、红外热成像技术以及数字图像处理技术所取得的研究成果进行梳理和总结,提出了将图像增强处理与红外热像法相结合,共同应用于混凝土内部缺陷检测的方法,并对相关理论以及技术原理进行阐述。
  (2)开展了基于辐射热源的混凝土内部缺陷检测试验。该试验通过脉冲加热以及日光加热两种方式,对内部含有不同类型缺陷的混凝土表面进行热激励,以此来研究混凝土试件在降温(脉冲加热)、升温(日光加热)过程中表面温度的变化以及内部缺陷的反映情况。试验验证了红外热像法在不同加热条件下对于混凝土内部缺陷检测的有效性,并通过将不同加热方式对于各缺陷所取得的检测结果进行对比,得出混凝土内部缺陷的成像规律以及不同加热方式、缺陷类型对于检测结果的影响程度、初步确定了红外热像法的最大检测深度,以便根据实际情况合理选用加热方式。同时,还对检测过程中发现的一些问题进行了梳理和归纳,为后续检测结果的优化处理以及数据分析提供依据。
  (3)针对红外检测试验过程中所暴露出的问题进行算法优化。将热像图重构、图像变换、边界条件修正、直方图均衡化等多种数字图像处理方式相结合,对各组试验所得结果进行优化处理,提高了混凝土内部缺陷的识别效果,增加了缺陷有的效检测深度,同时使得缺陷轮廓的反映更加准确。通过优化效果评估,将通过不同处理方式获取的缺陷图像的均方根对比度、缺陷面积与初始状态进行对比,得出不同类型算法在不同检测条件下对于不同缺陷的优化效果,明确了其应用范围以及局限性。
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