CN107255637A - 一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法 - Google Patents

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许军才
沈振中
田正宏
谈家诚
江婷
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Abstract

本发明公开了一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，通过激光图像测量装置对不同配合比的碾压混凝土进行检测，根据图像特征参数，通过机器学习算法得出碾压混凝土密实度。本发明将激光图像引入水工混凝土施工质量控制中，采用激光图像技术对施工过程中碾压混凝土压实度检测，以控制碾压混凝土施工质量，保证碾压混凝土质量，替代传统方法在检测过程中存在的环境污染、测量效率低下等缺点，提高了对碾压混凝土压实度检测方法的效率与可靠性。

Description

一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，属于水工混凝土施工过程质量控制技术领域。
背景技术
碾压混凝土作为水工结构的重要材料，碾压混凝土密实度是判别施工质量的重要指标。如何准确测量碾压混凝土密实度是水工结构施工过程中的重要环节。传统的碾压混凝土密实度测量方法采用核子密度仪，利用中子放射源对碾压混凝土密实度进行测量，该方法不仅具有核辐射污染，还对碾压混凝土具有一定的破坏性，施工效率也很低。近年激光图像技术的出现为材料的检测提供一种新思路。激光图像技术将激光作为光源，将激光射入被测物体，利用CCD采集激光图像，获得关联密度的激光图像特征信息。该方法不损坏工程基础且对人没影响，目前该方法在工农业、生物医学等领域应用，例如采用该方法检测水果表面的残留农药及各种病害研究，并取得不错的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，将激光图像引入水工混凝土施工质量控制中，采用激光图像技术对施工过程中碾压混凝土压实度检测，以控制碾压混凝土施工质量，保证碾压混凝土质量，替代传统方法在检测过程中存在的环境污染、测量效率低下等缺点。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，通过激光图像测量装置对不同配合比的碾压混凝土进行检测，根据图像特征参数，通过机器学习算法得出碾压混凝土密实度。
进一步地，具体包括以下步骤：
（1）建立不同配合比和密实度情况下的碾压混凝土测试样本；
（2）采用激光图像测量装置对不同工况的碾压混凝土进行测试；
（3）根据采集的激光图像，提取图像特征参数；
（4）将碾压混凝土配合比参数、激光图像特征参数作为支持向量机变量输入值，将碾压混凝土密实度作为输出值，训练支持向量机；
（5）利用训练完成的支持向量机写入激光采集系统，对施工过程中的碾压混凝土密实度进行检测。
进一步地，上述步骤（1）中，所述碾压混凝土测试样本的建立过程为：利用振动碾对碾压混凝土进行压实，碾压混凝土密实度由振动碾碾压时间控制。
进一步地，所述碾压混凝土的密实度通过灌砂法、灌水法或核子密度仪测定。
进一步地，所述的图像特征参数为激光散射系数、吸收系数、半径范围内灰度梯度及纹理特征。
进一步地，所述的机器学习算法为支持向量机或神经网络预测模型。
进一步地，所述的激光图像测量装置包括激光器、工业相机和控制器，所述的激光器、工业相机分别与控制器相连接。
本发明所达到的有益效果：本发明将激光图像引入水工混凝土施工质量控制中，采用激光图像技术对施工过程中碾压混凝土压实度检测，以控制碾压混凝土施工质量，保证碾压混凝土质量，替代传统方法在检测过程中存在的环境污染、测量效率低下等缺点，提高了对碾压混凝土压实度检测方法的效率与可靠性。
附图说明
图1是激光图像测量装置的结构示意图；
图2是碾压混凝土压实度检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，激光图像测量装置主要包括激光器、工业相机和控制器，激光器、工业相机分别与控制器相连接。激光器主要是发射激光，工业相机主要将光信号变成图像信号，控制器控制激光器发射激光和工业相机拍摄相片，让激光器与工业相机协调工作。首先，控制器先控制激光器发射激光，让激光光源照射在待测碾压混凝土面。再调用相机拍摄出激光照射下的碾压混凝土面的图像，相机将拍摄的数字图像信息传入控制器。最后，控制器对数字图像进行处理得出路面的密实度。
如图2所示，基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，包括以下步骤：
（1）训练样本建立：碾压混凝土训练样本的建立过程中，根据工程要求建立不同配合比情况下的测试样本。训练样本测试工作可在实验室中完成，利用振动碾对碾压混凝土进行压实，碾压混凝土密实度由振动碾碾压时间控制，再用激光图像测量装置拍摄出数字图像，通过灌砂法标定出碾压混凝土的密度，循环上述过程，直至碾压混凝土达到最终密实度。
（2）预测模型建立：碾压混凝土密实度测量过程中，是将图像信息处理技术与机器学习算法相结合对碾压混凝土的密实度预测。由于支持向量机在小样本情况下，可以训练出很好的预测模型，这里将配合比参数、图像特征参数作为测试样本的输入变量，碾压混凝土密实度作为输出参数，训练支持向量机。
（3）现场测试：根据训练完成的支持向量机模型，写入测试装置的控制器。现场测试过程中，根据拍摄的数字图像特征由建立的支持向量机模型预测出碾压混凝土密实度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，通过激光图像测量装置对不同配合比的碾压混凝土进行检测，根据图像特征参数，通过机器学习算法得出碾压混凝土密实度。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，具体包括以下步骤：
（1）建立不同配合比和密实度情况下的碾压混凝土测试样本；
（2）采用激光图像测量装置对不同工况的碾压混凝土进行测试；
（3）根据采集的激光图像，提取图像特征参数；
（4）将碾压混凝土配合比参数、激光图像特征参数作为支持向量机变量输入值，将碾压混凝土密实度作为输出值，训练支持向量机；
（5）利用训练完成的支持向量机写入激光采集系统，对施工过程中的碾压混凝土密实度进行检测。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，上述步骤（1）中，所述碾压混凝土测试样本的建立过程为：利用振动碾对碾压混凝土进行压实，碾压混凝土密实度由振动碾碾压时间控制。
4.根据权利要求2所述的一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，所述碾压混凝土的密实度通过灌砂法、灌水法或核子密度仪测定。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，所述的图像特征参数为激光散射系数、吸收系数、半径范围内灰度梯度及纹理特征。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，所述的机器学习算法为支持向量机或神经网络预测模型。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于激光图像的碾压混凝土密实度检测方法，其特征是，所述的激光图像测量装置包括激光器、工业相机和控制器，所述的激光器、工业相机分别与控制器相连接。
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