CN109490252A - 一种混凝土表面气泡分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土表面气泡分析方法及装置。该方法包括对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像；识别待测样品的表面图像中的气泡；其中，识别待测样品的表面图像中的气泡包括将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。本发明实施例提供的技术方案可以将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡，被识别为气泡的区域的尺寸即为气泡的实际尺寸，提高了气泡尺寸识别的精确度，避免了对后续的气泡分析引入误差。

Description

一种混凝土表面气泡分析方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及图像识别技术领域，尤其涉及一种混凝土表面气泡分析方法及装置。

背景技术

随着建筑技术的发展及人们对建筑外观要求的逐步提高，人们对混凝土表面的质量会更加关注。检测与分析硬化混凝土表面的气泡含量对于判定混凝土的抗冻性能有重要意义。

现有技术中，先将混凝土待测样品进行涂墨处理，待墨汁烘干后，在混凝土待测样品的表面涂一层白色粉末，白色粉末会填充在存在气泡的凹陷处，最后再扫去气泡外的白色粉末，经过上述处理之后，混凝土待测样品的平坦区域将呈现黑色，气泡区域呈现将白色，然后对混凝土待测样品进行成像。接下来，根据成像结果，将黑色区域去除，仅保留白色区域，然后，在成像结果中设置测线，测线包括多条长度相同的平行线，测线穿过的气泡总数即定义为混凝土待测样品的表面的气泡个数，测线穿过的气泡之间的间距的平均值即定义为气泡间距。

但是，由于涂墨处理，混凝土待测样品的表面的气泡内挂有一定厚度的墨汁，当仅保留白色区域作为气泡区域时，测得的气泡的尺寸要小于气泡的实际尺寸，为后续气泡分析引入误差。

发明内容

本发明提供一种混凝土表面气泡分析方法及装置，以实现提高气泡尺寸识别精确度，避免对后续的气泡分析引入误差。

第一方面，本发明实施例提供了一种混凝土表面气泡分析方法，包括：

对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像；

识别待测样品的表面图像中的气泡；

其中，识别待测样品的表面图像中的气泡包括将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。

进一步地，对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像，包括：

将待测样品的表面划分为多行多列子成像区域；

对多行多列子成像区域分别成像，以获取多行多列子表面图像。

进一步地，识别待测样品的表面图像中的气泡包括：

对多行多列子表面图像分别进行气泡识别，并剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡；

对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别，并剔除每行相邻子表面图像的边界处的气泡；

相邻的多个子表面图像构成一第一子表面图像组，识别并剔除各个第一子表面图像组中的气泡；

相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡；

重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡的步骤，直至第一子表面图像组的数量为1，得到目标图像；

识别并剔除目标图像中的气泡。

进一步地，对多行多列子表面图像分别进行气泡识别，包括：

使用预设尺寸窗口逐行扫描各子表面图像，检测预设尺寸窗口内是否存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并在预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径；

采用第一缩放窗口检测各子表面图像，获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径；其中，第一缩放窗口的初始尺寸与子表面图像的尺寸相同。

进一步地，在预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径，包括：

采用第二缩放窗口在预设尺寸窗口覆盖区域中向中心收缩，第二缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第二缩放窗口的其他边界，直至第二缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；

将最终收缩固定的第二缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第二缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；

其中，第二缩放窗口的初始尺寸与预设尺寸窗口的尺寸相同。

进一步地，采用第一缩放窗口检测各子表面图像，获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径，包括：

采用第一缩放窗口在子表面图像覆盖区域中向中心收缩，第一缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第一缩放窗口的其他边界，直至第一缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；

将最终收缩固定的第一缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第一缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；

重复执行上述步骤，直至获取各子表面图像中所有大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径。

进一步地，对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别，包括：

检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡；

若是，则将边界处具有气泡的相邻两个子表面图像合并为第二子表面图像组；

对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别。

进一步地，对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别包括：

采用第三缩放窗口在第二子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，第三缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第三缩放窗口的其他边界，直至第三缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；

将最终收缩固定的第三缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第三缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；

重复执行上述步骤，直至获取各个第二子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；

其中，第三缩放窗口的尺寸与第二子表面图像组尺寸相同。

进一步地，检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡包括：

检测每行相邻两个子表面图像的边界处是否存在光圈带；

若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值以及另一子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值是否均大于预设值；

若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一子表面图像的光圈带与另一子表面图像的光圈带拼接的光圈是否闭合；

若是，则确定该行相邻的该两个子表面图像的边界处存在气泡。

进一步地，识别各个第一子表面图像组中的气泡，包括：

采用第四缩放窗口在第一子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，第四缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第四缩放窗口的其他边界，直至第四缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；

将最终收缩固定的第四缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第四缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；

重复执行上述步骤，直至获取各个第一子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；

其中，第四缩放窗口的尺寸与第一子表面图像组的尺寸相同。

进一步地，其特征在于，在识别待测样品的表面图像中的气泡之后，还包括：

根据气泡的中心坐标和半径计算气泡总面积、气泡面积方差和气泡间距。

第二方面，本发明实施例还提供了一种混凝土表面气泡分析装置，该装置包括待测样品的表面图像获取模块和气泡识别模块：

待测样品的表面图像获取模块，用于对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像；

气泡识别模块，用于识别待测样品的表面图像中的气泡；

其中，识别待测样品的表面图像中的气泡包括将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。

进一步地，待测样品的表面图像获取模块包括子成像区域划分模块和子表面图像获取模块；

子成像区域划分模块，用于将待测样品的表面划分为多行多列子成像区域；

子表面图像获取模块，用于对多行多列子成像区域分别成像，以获取多行多列子表面图像。

进一步地，气泡识别模块包括子表面图像气泡识别模块、边界处气泡识别模块、第一子表面图像组气泡识别模块、新的第一子表面图像组气泡识别模块、目标图像获得模块和目标图像气泡识别模块；

子表面图像气泡识别模块，用于对多行多列子表面图像分别进行气泡识别，并剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡；

边界处气泡识别模块，对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处的气泡进行识别，并剔除每行相邻两个子表面图像的边界处的气泡；

第一子表面图像组气泡识别模块，用于相邻的多个第一子表面图像构成一第一子表面图像组，识别并剔除各个第一子表面图像组中的气泡；

新的第一子表面图像组气泡识别模块，相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡；

目标图像获得模块，用于重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡的步骤，直至第一子表面图像组的数量为1，得到目标图像；

目标图像气泡识别模块，识别并剔除目标图像中的气泡。

本发明实施例提供的一种混凝土表面气泡分析方法，将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡，被识别为气泡的区域的尺寸即为气泡的实际尺寸，解决了现有技术中由于气泡内壁挂有一定厚度的墨汁，使得测得的气泡的尺寸要小于气泡的实际尺寸，为后续气泡分析引入误差的问题，实现提高气泡尺寸识别的精确度，避免对后续的气泡分析引入误差的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种混凝土表面气泡分析方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种混凝土表面气泡成像装置的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种混凝土表面气泡分析方法的流程图；

图4是本发明实施例二提供的一种多行多列子表面图像分别进行气泡识别的流程图；

图5-图6是本发明实施例二提供的一种使用预设尺寸窗口逐行扫描子表面图像的示意图和一种使用第一缩放窗口检测子表面图像的示意图；

图7是本发明实施例二提供的一种待测样品的表面分区域成像示意图；

图8是本发明实施例二提供的相邻子表面图像的边界处存在气泡的示意图；

图9是本发明实施例三提供的一种混凝土表面气泡分析装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种混凝土表面气泡分析方法的流程图。本实施例可适用于对混凝土样品表面气泡分析的情况，该方法可以由本发明实施例提供的混凝土表面气泡分析装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现。参见图1，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：

S110、对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像。

其中，图2是本发明实施例一提供的一种混凝土表面气泡成像装置的结构示意图。参见图2，对待测样品表面成像时，光源10的发光颜色为白色，光源10的出光方向与待测样品的表面的夹角α较小，且光源10与待测样品的表面之间的距离l较近，使得当光源10发出的入射光照射到气泡内部时，入射光在气泡内部经过多次反射后依旧停留在气泡内，即没有光线能够反射到成像装置20中；当光源10发出的入射光照射到非气泡区域时，非气泡区域对入射光进行漫反射，即有光线能够反射到成像装置20；此外，在对待测样品的表面成像之前，先对待测样品的表面进行抛光处理，则气泡的边缘会形成一个缓坡，由于缓坡和成像装置20的夹角较小，因此，当光源10发出的入射光照射到缓坡时，缓坡对入射光接近于镜面反射地反射到成像装置20，即有较强的光线进入成像装置20。使用上述成像方法，使得待测样品的表面图像中，气泡呈现为由封闭光圈包围黑色区域，非气泡区域呈现为白色。

可选的，α≤10°可选的，5mm≤l≤10mm，可选的，成像装置20为数码显微镜。

需要说明的是，图2仅示例性地示出一种混凝土表面气泡成像装置的结构，但本申请并不限于采用图2所示的成像装置对待测样品的表面成像，本领域技术人员可根据实际情况采用适合的成像装置，只要能够实现对待测样品的表面成像时，气泡呈现为由封闭光圈包围黑色区域，非气泡区域呈现为白色即可。

S120、识别待测样品的表面图像中的气泡。

其中，将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。

本发明实施例提供的一种混凝土表面气泡分析方法，通过对待测样品的表面成像时使气泡呈现为由封闭光圈包围黑色区域，非气泡区域呈现为白色，进而将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡，被识别为气泡的区域的尺寸即为气泡的实际尺寸，解决了现有技术中由于气泡内壁挂有一定厚度的墨汁，使得测得的气泡的尺寸要小于气泡的实际尺寸，为后续气泡分析引入误差的问题，实现提高气泡尺寸识别的精确度，避免对后续的气泡分析引入误差的效果。

在上述技术方案的基础上，对“对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像”的具体实现步骤包括：将待测样品的表面划分为多行多列子成像区域；对多行多列子成像区域分别成像，以获取多行多列子表面图像。

其中，使用数码相机拍摄照片时，所获得的照片为弧面照片，即照片的边缘会失真，因此，使用数码相机对待测样品的表面成像时，若将整个待测样品的表面拍摄在一张照片中，可以获得一个完整表面图像，该完整表面图像边缘的失真会导致位于该完整表面图像边缘的气泡在识别过程中出现较大误差；而将待测样品的表面分为分行多列子成像区域并对多行多列子成像区域分别拍摄照片，可以得到多行多列子表面图像，虽然每个子表面图像的边缘也会失真，但是，相较于完整表面图像的失真比例，多行多列子表面图像的总失真比例相对较小，且多行多列子表面图像的总像素点数远大于完整表面图像的像素点数，上述两个因素，均为后续气泡识别精确度的提高奠定了基础。

为了直观说明对待测样品的表面分区域成像的优势，下面进行详细举例。示例性的，待测样品的表面的面积为A，完整表面图像的面积为A，完整表面图像的失真比例为1％，即待测样品的表面的失真比例为1％，完整表面图像的像素点的个数为632×472；将待测样品的表面的划分为两个子成像区域，每个子表面图像的面积为A，每个子表面图像的失真比例为1％，则每个子成像区域的失真比例为0.5％，即待测样品的表面的失真比例为0.5％，两个子表面图像的总像素点的个数为2×632×472。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的一种混凝土表面气泡分析方法的流程图。本实施例在上述技术方案的基础上，对“识别待测样品的表面图像中的气泡”进行了优化。如图3所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：

S210、对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像。

S220、对多行多列子表面图像分别进行气泡识别，并剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡；

可选的，图4是本发明实施例二提供的一种多行多列子表面图像分别进行气泡识别的流程图。参见图4，对多行多列子表面图像分别进行气泡识别包括：

S221、使用预设尺寸窗口逐行扫描各子表面图像，检测预设尺寸窗口内是否存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并在预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径。

可选的，在预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径，包括：采用第二缩放窗口在预设尺寸窗口覆盖区域中向中心收缩，第二缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第二缩放窗口的其他边界，直至第二缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第二缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第二缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；其中，第二缩放窗口的初始尺寸与预设尺寸窗口的尺寸相同。

S222、采用第一缩放窗口检测各子表面图像，获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径；其中，第一缩放窗口的初始尺寸与子表面图像的尺寸相同。

可选的，采用第一缩放窗口检测各子表面图像，获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径，包括：采用第一缩放窗口在子表面图像覆盖区域中向中心收缩，第一缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第一缩放窗口的其他边界，直至第一缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第一缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第一缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取各子表面图像中所有大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径。

其中，本领域技术人员对大量气泡样本进行分析后发现，混凝土中存在的气泡里面，80％的气泡为直径在30um-40um之间的圆形气泡，只有少量的气泡的尺寸相对较大，或者气泡为非圆形气泡，例如三角形气泡，矩形气泡等异型气泡，因此，可以选用边长为50um的方框作为预设尺寸窗口，这样设置使得当子表面图像经过预设尺寸窗口逐行扫描之后，可以将80％的气泡识别出来并提取出气泡的中心坐标和半径，剩余尺寸较大的气泡以及异型气泡可以使用第一缩放窗口进行识别和提取中心坐标及半径，相较于单独使用一种识别窗口，这种预设尺寸窗口和第一缩放窗口的配合使用的方式可以提高气泡识别效率。

下面以对其中一张子表面图像进行气泡识别为例进行说明。图5-图6是本发明实施例二提供的一种使用预设尺寸窗口逐行扫描子表面图像的示意图和一种使用第一缩放窗口检测子表面图像的示意图。参见图5，使用边长为50um的方框作为预设尺寸窗口221，预设尺寸窗口221从该子表面图像210的左上角开始从左至右进行滑动，滑动步距d为30个像素点，逐行对子表面图像210进行扫描，直至预设尺寸窗口221滑动到该子表面图像210的右下角。当预设尺寸窗口221滑动到子表面图像210的某个区域时，将预设尺寸窗口221中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡，识别为气泡的区域还需要与气泡库中的气泡样本进行比对，以准确确定气泡的个数，如图5中所示气泡231，若只用封闭光圈和黑色区域两个特征来识别气泡，则气泡231会被识别为一个气泡，若再进一步地与气泡库中气泡进行比对，则可将气泡231准确识别为两个气泡。预设尺寸窗口221中气泡个数确定后，使用第二缩放窗口来提取气泡的中心坐标和半径，重复使用第二缩放窗口的次数等于预设尺寸窗口221中气泡的个数。参见图6，使用预设窗口221对子表面图像210进行气泡识别完成之后，使用第一缩放窗口222对子表面图像210进行气泡识别，第一缩放窗口222的初始尺寸与子表面图像210的尺寸相同，然后向中心收缩，当第一缩放窗口222的第一边界与气泡相切于第一切点Q1时，该第一边界固定不动，继续收缩其他三个边界直到第二边界与气泡相切于第二切点Q2，该第二边界也固定不动，继续收缩其他两个边界直到第三边界与气泡相切于第三切点Q3，此时，第一切点Q1、第二切点Q2和第三切点Q3可以确定一个第一缩放窗口222的内接圆，该内接圆的圆心坐标即为气泡的中心坐标，该内接圆的半径即为气泡的半径，重复使用第一缩放窗口的次数等于子表面图像210中经过预设尺寸窗口221扫描过后剩余的气泡的个数。

需要说明的是，预设尺寸窗口的大小和预设尺寸窗口的滑动步距，本领域技术人员可根据实际需求设置，本申请对此不作限定。

S230、对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别，并剔除每行相邻子表面图像的边界处的气泡。

其中，将封闭光圈包围黑色区域识别为气泡，则处于子表面图像边缘区域的气泡由于光圈不闭合而不能别识别出。因此，需要对每行中相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别，避免漏掉识别处于子表面图像边缘区域的气泡，从而提高气泡识别的精确度。

S240、相邻的多个子表面图像构成一第一子表面图像组，识别并剔除各个第一子表面图像组中的气泡。

可选的，识别各个第一子表面图像组中的气泡，包括：采用第四缩放窗口在第一子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，第四缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第四缩放窗口的其他边界，直至第四缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第四缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第四缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取各个第一子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；其中，第四缩放窗口的尺寸与第一子表面图像组的尺寸相同。

需要说明的是，这样设置使得位于多个相邻子表面图像的边界处的气泡能够被识别出来。此外，使用第四缩放窗口进行气泡识别的过程与使用第一缩放窗口进行气泡识别的过程相似，此处不再赘述。

S250、相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡。

需要说明的是，这样设置使得位于多个相邻第一子表面图像组的边界处的气泡能够被识别出来。

S260、重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡的步骤，直至第一子表面图像组的数量为1，得到目标图像。

S270、识别并剔除目标图像中的气泡。

可选的，识别目标图像中的气泡，包括：采用第五缩放窗口在目标图像覆盖区域中向中心收缩，第五缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第五缩放窗口的其他边界，直至第五缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第五缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第五缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取目标图像中的所有气泡的中心坐标和半径；其中，第五缩放窗口的尺寸与目标图像的尺寸相同。

需要说明的是，使用第五缩放窗口进行气泡识别的过程与使用第一缩放窗口进行气泡识别的过程相似，此处不再赘述。

S280、根据气泡的中心坐标和半径计算气泡总面积、气泡面积方差和气泡间距。

本发明实施例提供的一种混凝土表面气泡分析方法，通过对待测样品的表面的气泡进行识别，以获得每个气泡的中心坐标和半径，进而准确计算气泡总面积、气泡面积方差和待测样品的气泡间距。相较于现有技术中，将平行测线穿过的气泡的总数定义为气泡个数，将平行测线穿过的气泡之间的间距的平均值定义为气泡间距，本发明实施例的技术方案，提高了混凝土表面气泡分析的准确度。

图7是本发明实施例二提供的一种待测样品的表面分区域成像示意图，下面结合图7，举例说明对待测样品的表面的气泡进行分析的过程。

示例性的，将待测样品的表面2划分为30行40列子成像区域，以获得30行40列子表面图像210，首先，对1200个子表面图像210分别进行气泡识别，以将位于子表面图像内部的气泡(例如图7中气泡232)识别出来，并将识别出的气泡从子表面图像210中剔除；然后，对剔除子表面图像内部的气泡后的1200个子表面图像210中，对每行相邻子表面图像的边界处的气泡(例如图7中气泡233)进行识别，并剔除每行相邻子表面图像的边界处的气泡；接下来，将相邻的4个子表面图像210构成一第一子表面图像组21，得到300个第一子表面图像组21，分别对第一子表面图像组内部的气泡(例如图7中气泡234)进行识别，并剔除第一子表面图像组内部的气泡；再接下来，将相邻的4个第一子表面图像组21构成一新的第一子表面图像组，得到75个新的第一子表面图像组，分别对新的第一子表面图像组内部的气泡(例如图7中气泡235)进行识别，并剔除新的第一子表面图像组内部的气泡；最后，将75个第一子表面图像组构成一目标图像，对目标图像内部的气泡进行识别。

需要说明的是，对待测样品的表面划分为子成像区域的个数，构成第一表面组21的子表面图像210的个数以及重复执行相邻多个第一子表面图像组21构成一新的第一子表面图像组的次数，本领域技术人员可根据实际情况设置，本申请对此不作限定。

需要说明的是，对待测样品的表面划分为子成像区域的个数，构成第一表面组的子表面图像的个数以及重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组的次数，本领域技术人员可根据实际情况设置，本申请对此不作限定。

经过上述过程之后，可以获得待测样品的表面2中所有气泡的中心坐标和半径。每个气泡的中心坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂),……(x_n，y_n),每个气泡的半径分别为r₁，r₂，……，r_n。

每个气泡的面积定义分别为S₁、S₂、S₃……S_n，则气泡总面积S为：

气泡平均面积为：

气泡面积方差为：

两个气泡之间的间距为：

其中，i和j均为小于n的正整数，且i不等于j。利用该两个气泡之间的间距公式，可以计算出某个气泡到其余n-1个气泡的间距，以得到n-1个间距值，将n-1个间距值中数值最小的两个间距值的平均值作为该气泡的气泡间距，分别计算出每个气泡的气泡间距，并分别用d₁，d₂，……，d_n表示，进而计算待测样品的气泡间距：

在上述技术方案的基础上，可选的，对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别包括：检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡；若是，则将边界处具有气泡的相邻两个子表面图像合并为第二子表面图像组；对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别。

可选的，检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡包括：检测每行相邻两个子表面图像的边界处是否存在光圈带；若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值以及另一子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值是否均大于预设值；若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一子表面图像的光圈带与另一子表面图像的光圈带拼接的光圈是否闭合；若是，则确定该行相邻的该两个子表面图像的边界处存在气泡。

示例性的，图8是本发明实施例二提供的相邻子表面图像的边界处存在气泡的示意图。参见图8，相邻两个子表面图像的边界处存在气泡，左侧子表面图像的边界处存在光圈带241，左侧子表面图像的边界处存在光圈带243，光圈带241包围的内部区域242的色值与光圈带243包围的内部区域244的色值理论上是相同的，光圈带241外部一点F1的色值与光圈带243外部一点F2的色值理论上是相同的，光圈带241和光圈带243构成的光圈是闭合的，当相邻两个子表面图像的边界处满足上述条件时，则可以判定相邻两个子表面图像的边界处存在气泡。

可选的，对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别包括：采用第三缩放窗口在第二子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，第三缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第三缩放窗口的其他边界，直至第三缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第三缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第三缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取各个第二子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；其中，第三缩放窗口的尺寸与第二子表面图像组尺寸相同。

需要说明的是，使用第三缩放窗口进行气泡识别的过程与使用第一缩放窗口进行气泡识别的过程相似，此处不再赘述。

实施例三

基于同上的发明构思，本发明实施例还提供了一种混凝土表面气泡分析装置，图9是本发明实施例三提供的一种混凝土表面气泡分析装置的结构示意图。参见图9，该装置具体包括：图像获取模块310和气泡识别模块320，图像获取模块310，用于对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像；气泡识别模块320，用于识别待测样品的表面图像中的气泡。

其中，识别待测样品的表面图像中的气泡包括将待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。

本发明实施例所提供的混凝土表面气泡分析装置可执行本发明任意实施例所提供的混凝土表面气泡分析方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

可选的，图像获取模块310具体包括子成像区域划分模块和子表面图像获取模块。

子成像区域划分模块，用于将待测样品的表面划分为多行多列子成像区域。

子表面图像获取模块，用于对多行多列子成像区域分别成像，以获取多行多列子表面图像。

可选的，气泡识别模块320具体包括子表面图像气泡识别模块、边界处气泡识别模块、第一子表面图像组气泡识别模块、新的第一子表面图像组气泡识别模块、目标图像获得模块和目标图像气泡识别模块。

子表面图像气泡识别模块，用于对多行多列子表面图像分别进行气泡识别，并剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡。

边界处气泡识别模块，对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处的气泡进行识别，并剔除每行相邻两个子表面图像的边界处的气泡。

第一子表面图像组气泡识别模块，用于相邻的多个第一子表面图像构成一第一子表面图像组，识别并剔除各个第一子表面图像组中的气泡。

新的第一子表面图像组气泡识别模块，相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡。

目标图像获得模块，用于重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡的步骤，直至第一子表面图像组的数量为1，得到目标图像。

目标图像气泡识别模块，识别并剔除目标图像中的气泡。

可选的，子表面图像气泡识别模块具体包括预设尺寸窗口扫描模块和第一缩放窗口检测模块。

预设尺寸窗口扫描模块，用于使用预设尺寸窗口逐行扫描各子表面图像，检测预设尺寸窗口内是否存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并在预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径。

第一缩放窗口检测模块，用于采用第一缩放窗口检测各子表面图像，获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取各子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径；其中，第一缩放窗口的初始尺寸与子表面图像的尺寸相同。

可选的，子表面图像气泡识别模块还包括第二缩放窗口检测模块，用于在预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，采用第二缩放窗口在预设尺寸窗口覆盖区域中向中心收缩，第二缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第二缩放窗口的其他边界，直至第二缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第二缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第二缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；其中，第二缩放窗口的初始尺寸与预设尺寸窗口的尺寸相同。

可选的，第一缩放窗口检测模块具体用于在预设尺寸窗口存在大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，采用第一缩放窗口在子表面图像覆盖区域中向中心收缩，第一缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第一缩放窗口的其他边界，直至第一缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第一缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第一缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取各子表面图像中所有大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径。

可选的，边界处气泡识别模块具体包括边界处是否具有气泡检测模块、第二子表面图像组获得模块、第二子表面图像组中气泡识别模块。

边界处是否具有气泡检测模块，用于检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡。

第二子表面图像组获得模块，用于当相邻两个子表面图像的边界处存在气泡时，将边界处具有气泡的相邻两个子表面图像合并为第二子表面图像组。

第二子表面图像组中气泡识别模块，用于对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别。

可选的，第二子表面图像组中气泡识别模块具体用于采用第三缩放窗口在第二子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，第三缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第三缩放窗口的其他边界，直至第三缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第三缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第三缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取各个第二子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；其中，第三缩放窗口的尺寸与第二子表面图像组尺寸相同。

可选的，边界处是否具有气泡检测模块具体用于检测每行相邻两个子表面图像的边界处是否存在光圈带；若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值以及另一子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值是否均大于预设值；若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一子表面图像的光圈带与另一子表面图像的光圈带拼接的光圈是否闭合；若是，则确定该行相邻的该两个子表面图像的边界处存在气泡。

可选的，第一子表面图像组气泡识别模块具体用于采用第四缩放窗口在第一子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，第四缩放窗口的一边界与气泡接触时，将该边界固定，继续收缩第四缩放窗口的其他边界，直至第四缩放窗口的至少三个边界均与该气泡接触；将最终收缩固定的第四缩放窗口的内接圆的半径确定为气泡的半径，将最终收缩固定的第四缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为气泡的中心坐标；重复执行上述步骤，直至获取各个第一子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；其中，第四缩放窗口的尺寸与第一子表面图像组的尺寸相同。

可选的，该装置还包括计算模块，用于根据气泡的中心坐标和半径计算气泡总面积、气泡面积方差和气泡间距。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，包括：

对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像；

识别所述待测样品的表面图像中的气泡；

其中，所述识别所述待测样品的表面图像中的气泡包括将所述待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。

2.根据权利要求1所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像，包括：

将所述待测样品的表面划分为多行多列子成像区域；

对多行多列所述子成像区域分别成像，以获取多行多列子表面图像。

3.根据权利要求2所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，识别所述待测样品的表面图像中的气泡包括：

对多行多列所述子表面图像分别进行气泡识别，并剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡；

对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列所述子表面图像中，每行相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别，并剔除每行相邻子表面图像的边界处的气泡；

相邻的多个子表面图像构成一第一子表面图像组，识别并剔除各个第一子表面图像组中的气泡；

相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡；

重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡的步骤，直至第一子表面图像组的数量为1，得到目标图像；

识别并剔除目标图像中的气泡。

4.根据权利要求3所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，对多行多列所述子表面图像分别进行气泡识别，包括：

使用预设尺寸窗口逐行扫描各所述子表面图像，检测所述预设尺寸窗口内是否存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并在所述预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径；

采用第一缩放窗口检测各所述子表面图像，获取各所述子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取各所述子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径；其中，所述第一缩放窗口的初始尺寸与所述子表面图像的尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，在所述预设尺寸窗口存在小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡时，获取小于等于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径，包括：

采用第二缩放窗口在所述预设尺寸窗口覆盖区域中向中心收缩，所述第二缩放窗口的一边界与所述气泡接触时，将该所述边界固定，继续收缩所述第二缩放窗口的其他边界，直至所述第二缩放窗口的至少三个边界均与该所述气泡接触；

将最终收缩固定的所述第二缩放窗口的内接圆的半径确定为所述气泡的半径，将最终收缩固定的所述第二缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为所述气泡的中心坐标；

其中，所述第二缩放窗口的初始尺寸与所述预设尺寸窗口的尺寸相同。

6.根据权利要求4所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，采用第一缩放窗口检测各所述子表面图像，获取所述各所述子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡，并获取所述各所述子表面图像中大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径，包括：

采用第一缩放窗口在所述子表面图像覆盖区域中向中心收缩，所述第一缩放窗口的一边界与所述气泡接触时，将该所述边界固定，继续收缩所述第一缩放窗口的其他边界，直至所述第一缩放窗口的至少三个边界均与该所述气泡接触；

将最终收缩固定的所述第一缩放窗口的内接圆的半径确定为所述气泡的半径，将最终收缩固定的所述第一缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为所述气泡的中心坐标；

重复执行上述步骤，直至获取各所述子表面图像中所有大于预设尺寸窗口的尺寸的气泡的中心坐标和半径。

7.根据权利要求3所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列所述子表面图像中，每行相邻子表面图像的边界处的气泡进行识别，包括：检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列所述子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡；

若是，则将边界处具有气泡的相邻两个子表面图像合并为第二子表面图像组；

对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别。

8.根据权利要求7所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，对各个第二子表面图像组中的气泡进行识别包括：

采用第三缩放窗口在第二子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，所述第三缩放窗口的一边界与所述气泡接触时，将该所述边界固定，继续收缩所述第三缩放窗口的其他边界，直至所述第三缩放窗口的至少三个边界均与该所述气泡接触；

将最终收缩固定的所述第三缩放窗口的内接圆的半径确定为所述气泡的半径，将最终收缩固定的所述第三缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为所述气泡的中心坐标；

重复执行上述步骤，直至获取各个第二子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；

其中，所述第三缩放窗口的尺寸与所述第二子表面图像组尺寸相同。

9.根据权利要求7所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，检测剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列所述子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处是否具有气泡包括：

检测每行相邻两个子表面图像的边界处是否存在光圈带；

若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一所述子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值以及另一所述子表面图像的光圈带包围的内部区域的色值是否均大于预设值；

若是，检测每行相邻两个子表面图像中的一所述子表面图像的光圈带与另一所述子表面图像的光圈带拼接的光圈是否闭合；

若是，则确定该行相邻的该两个子表面图像的边界处存在气泡。

10.根据权利要求3所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，识别各个第一子表面图像组中的气泡，包括：

采用第四缩放窗口在第一子表面图像组覆盖区域中向中心收缩，所述第四缩放窗口的一边界与所述气泡接触时，将该所述边界固定，继续收缩所述第四缩放窗口的其他边界，直至所述第四缩放窗口的至少三个边界均与该所述气泡接触；

将最终收缩固定的所述第四缩放窗口的内接圆的半径确定为所述气泡的半径，将最终收缩固定的所述第四缩放窗口的内接圆的圆心坐标确定为所述气泡的中心坐标；

重复执行上述步骤，直至获取各个第一子表面图像组中的所有气泡的中心坐标和半径；

其中，所述第四缩放窗口的尺寸与所述第一子表面图像组的尺寸相同。

11.根据权利要求4、8或10任一项所述的混凝土表面气泡分析方法，其特征在于，在识别所述待测样品的表面图像中的气泡之后，还包括：

根据所述气泡的中心坐标和半径计算气泡总面积、气泡面积方差和气泡间距。

12.一种混凝土表面气泡分析装置，其特征在于，包括：

待测样品的表面图像获取模块，用于对待测样品的表面成像，以获取待测样品的表面图像；

气泡识别模块，用于识别所述待测样品的表面图像中的气泡；

其中，所述识别所述待测样品的表面图像中的气泡包括将所述待测样品的表面图像中封闭光圈包围黑色区域识别为气泡。

13.根据权利要求12所述的混凝土表面气泡分析装置，其特征在于，所述待测样品的表面图像获取模块包括子成像区域划分模块和子表面图像获取模块；

所述子成像区域划分模块，用于将所述待测样品的表面划分为多行多列子成像区域；

所述子表面图像获取模块，用于对多行多列所述子成像区域分别成像，以获取多行多列子表面图像。

14.根据权利要求12所述的混凝土表面气泡分析装置，其特征在于，所述气泡识别模块包括子表面图像气泡识别模块、边界处气泡识别模块、第一子表面图像组气泡识别模块、新的第一子表面图像组气泡识别模块、目标图像获得模块和目标图像气泡识别模块；

所述子表面图像气泡识别模块，用于对多行多列所述子表面图像分别进行气泡识别，并剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡；

所述边界处气泡识别模块，对剔除各个子表面图像非边缘区域内的气泡后的多行多列所述子表面图像中，每行相邻两个子表面图像的边界处的气泡进行识别，并剔除每行相邻两个子表面图像的边界处的气泡；

所述第一子表面图像组气泡识别模块，用于相邻的多个第一子表面图像构成一第一子表面图像组，识别并剔除各个第一子表面图像组中的气泡；

所述新的第一子表面图像组气泡识别模块，相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡；

所述目标图像获得模块，用于重复执行相邻多个第一子表面图像组构成一新的第一子表面图像组，识别并剔除各个新的第一子表面图像组中的气泡的步骤，直至第一子表面图像组的数量为1，得到目标图像；

所述目标图像气泡识别模块，识别并剔除目标图像中的气泡。