JPH02298837A - Measuring method of foam structure - Google Patents

Measuring method of foam structure

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JPH02298837A
JPH02298837A JP12087689A JP12087689A JPH02298837A JP H02298837 A JPH02298837 A JP H02298837A JP 12087689 A JP12087689 A JP 12087689A JP 12087689 A JP12087689 A JP 12087689A JP H02298837 A JPH02298837 A JP H02298837A
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Kanichiro Tanabe
田辺 寛一郎
Katsuyasu Aikawa
相川 勝保
Koji Kobayashi
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Abstract

PURPOSE:To measure a foam structure precisely in a short time by applying a light onto the surface of a sample having foam in the surface from a plurality of directions, from one direction after another, by picking up an image each direction and by measuring the foam from a difference in brightness in the same position. CONSTITUTION:A light is applied onto the surface of a sample, e.g. set concrete, having foam in the surface from a plurality of directions, from one direction after another, and an image in each direction of application is picked up. The brightness of reflection thereof is different since a foam part has a shape of depression from the surface of the sample. In the foam part, the level of the brightness is different even in the same place according to the direction of application of the light, while the brightness in a part other than the foam part has the same level. Based on this difference in the brightness, e.g. a brightness difference, accordingly, a foam structure can be measured precisely in a short time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面に気泡を有する試料の気泡組織測定方法に
係わり、特に硬化コンクリートの気泡組織を短時間に測
定する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for measuring the cell structure of a sample having air bubbles on its surface, and particularly to a method for measuring the cell structure of hardened concrete in a short time.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

コンクリート構造物の耐凍害性確保のためには、適切な
エントレインドエアがコンクリートに連行されているこ
とが必要である。そのため、一般にはフレッシュコンク
リートの空気量を測定することにより品質管理を行って
いる。しかし、耐凍害性を得るためには、空気量そのも
のより気泡の間隔が重要であることから、耐凍害性を厳
密に判断するためには、硬化コンクリート中の気泡組織
を求めることが必要になる。
In order to ensure the frost damage resistance of concrete structures, it is necessary that appropriate entrained air be entrained in the concrete. Therefore, quality control is generally performed by measuring the amount of air in fresh concrete. However, in order to obtain frost damage resistance, the spacing between air bubbles is more important than the amount of air itself, so in order to accurately judge frost damage resistance, it is necessary to determine the air bubble structure in hardened concrete. .

硬化コンクリート中の気泡組織を調べるために、一般に
行われている方法はA37MC457のポイントカウン
ト法あるいはリニアトラバース法である。これらの方法
は、コンクリート断面を実体顕微鏡下で観察・測定する
ものであるが、測定に長時開方・かり測定者に相当な根
気が要求される、この方法の欠点を解消する目的で、画
像解析による方法が近年試みられている。
The commonly used methods for investigating the cellular structure in hardened concrete are the A37MC457 point count method or the linear traverse method. These methods involve observing and measuring the cross section of concrete under a stereomicroscope, but in order to eliminate the drawbacks of this method, such as the long time required for measurement and the considerable patience of the person taking the measurements, Recently, methods using image analysis have been attempted.

(S、Chatterji  and H,Gudmu
ndsson  ; Characterizatio
n  of Entrained  Air  Bub
ble System  in Concrete  
by MeanSof  anImage  Anal
ysing  Microscope+  Cemen
tand Concrete Re5earch+ V
ol、L No、 4 、 PP −423〜428(
1,977) 、原画克己外2各;画像解析装・ 置を
用いた硬化コンクリート中の気泡組織測定方法、セメン
ト・コンクリート、No471、pp22〜28(19
86) 、太田利隆外3名;自動画像解析システムを用
いた硬化コンクリートの気泡パラメータの測定方法につ
いて、第8回コンクリート工学年次講演会論文集、pp
389〜392 (1986) )これはテレビカメラ
から入力した画像をコンピュータによって処理する方法
であり、ASTMの方法に比べて測定者に係わる負担は
大幅に減少される。
(S, Chatterji and H, Gudmu
Characterization
of Entrained Air Bub
ble System in Concrete
by MeanSof anImage Anal
ysing Microscope+ Cemen
tand Concrete Re5earch+ V
ol, L No. 4, PP-423~428 (
1,977), Katsumi Genga et al. 2 each; Method for measuring air bubble structure in hardened concrete using image analysis equipment/equipment, Cement/Concrete, No. 471, pp. 22-28 (19
86), Toshitaka Ota and three others; Method for measuring air bubble parameters in hardened concrete using an automatic image analysis system, Proceedings of the 8th Annual Conference on Concrete Engineering, pp.
389-392 (1986)) This is a method in which images input from a television camera are processed by a computer, and the burden on the measurer is significantly reduced compared to the ASTM method.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、上記方法の場合、テレビカメラで得た画像から
直接コンクリート中の気泡を正確に判断するのは困難で
あり、気泡とその外の箇所を区別するために、試料にあ
らかじめ二値化処理を施す必要がある。処理の方法とし
ては、コンクリート表面の気泡の中に白色の溶剤を詰め
、気泡以外の部分には、黒色のペイントを塗る方法が一
般的である。このため、ASTM法に比べて測定そのも
のに係わる時間が短縮されたとしても、二値化のための
前処理に時間を要し、実質的な試験時間の短縮にはなら
ない欠点を持っている。また、測定対象の気泡が極めて
小さいため、取り込む画像の視野を数I程度と狭(する
必要があり、コンクリートの気泡&Ilv&を正確に求
めるためには測定視野数を数百としなければならず、画
像解析装置を用いても抜本的な測定時間短縮には必ずし
もつながらなかった。
However, in the case of the above method, it is difficult to accurately determine air bubbles in concrete directly from images obtained with a television camera, and in order to distinguish between air bubbles and other parts, the sample is binarized in advance. It is necessary to apply A common method of treatment is to fill the air bubbles on the concrete surface with a white solvent, and then paint the area other than the air bubbles with black paint. For this reason, even if the time involved in the measurement itself is shortened compared to the ASTM method, it still requires time for preprocessing for binarization, and has the disadvantage that it does not substantially shorten the test time. In addition, since the bubbles to be measured are extremely small, the field of view of the image to be captured needs to be as narrow as several Ilv, and in order to accurately determine the air bubbles in concrete, the number of fields of view to be measured must be several hundred. Even using an image analysis device did not necessarily lead to a drastic reduction in measurement time.

本発明の目的は、試料の表面に複数の方向から光を1方
向づつ照射して画像を取り入れ、この各画像の明るさの
差異から短時間に気泡組織を測定する方法を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a method of irradiating the surface of a sample with light from a plurality of directions one by one, capturing images, and measuring the bubble structure in a short time based on the difference in brightness of each image. .

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、気泡組織に複数の方向から
光を1方向づつ照射してその各反射光を測定し、比較し
てその差を検出すればよく、本発明の気泡組織測定方法
は、表面に気泡を有する試料あ面に複数の方向から1方
向づつ光を照射して各照射方向毎の画像を取り込み、前
記各画像の同一位置における明度差から気泡を測定する
ことを特徴とするものである。また、前記複数の方向を
3方向とするとよい。また、前記試料としてコンクリー
トを用いるとよく、この場合、まずコンクリートの前記
試料の面を骨材領域とセメントペースト領域に区分し、
次にセメントペースト領域のみの気泡測定を行うとよい
[Means for solving the problem] In order to achieve the above object, it is sufficient to irradiate the cell structure with light from multiple directions one by one, measure each reflected light, and compare the results to detect the difference. The bubble structure measuring method of the present invention irradiates light from a plurality of directions onto the surface of a sample having bubbles, captures images for each irradiation direction, and calculates the difference in brightness at the same position of each image. It is characterized by measuring air bubbles. Further, it is preferable that the plurality of directions are three directions. Further, concrete may be used as the sample, in which case the surface of the concrete sample is first divided into an aggregate region and a cement paste region,
Next, it is recommended to measure air bubbles only in the cement paste area.

〔作 用〕[For production]

試料の表面に気泡組織がある場合、ここに複数の方向か
ら1方向づつ、光を照射すると、その反射光の明るさは
、気泡部が試料の表面から陥没した形状であるため、互
いに異なったものとなる。この明るさの差、つまり明度
差によって気泡を測定することができる。これを3方向
から光を照射した場合につき第1図を用いて説明する。
When there is a bubble structure on the surface of a sample, if light is irradiated from multiple directions, one at a time, the brightness of the reflected light will differ from each other because the bubbles are shaped like depressions from the sample surface. Become something. Bubbles can be measured based on this difference in brightness, that is, the difference in brightness. This will be explained using FIG. 1 for the case where light is irradiated from three directions.

第1図は、試料の表面にある気泡を半球と仮定し、この
−横断面上において真上、右斜め、左斜めから同じ照度
の光を照射した図である。(a)図は気泡の形状と光の
方向を示す。(b)図は真上から光を照射した場合の明
るさく明度)の分布と影のできかたを示す、明度はその
大きさをOから255までの256段階のレベルで示す
、UPは気泡外のある位置の明度でありupは気泡のあ
る位置における明度である。またこの場合は影はできな
い。(C)図は光を右斜めから照射した場合の明度分布
と影のできかたを示す。RP、rpは(bJ図と同一位
置の明度である。(d)図は光を左斜めから照射した場
合の明度分布と影のできかたを示す。LP、Ipは(b
J図と同一位置の明度である。ここで(b)、 (C1
,(d)図を比較した場合、気泡部以外の明度例えば、
UP。
FIG. 1 is a diagram in which a bubble on the surface of a sample is assumed to be a hemisphere, and light of the same illuminance is irradiated onto this cross section from directly above, diagonally to the right, and diagonally to the left. (a) The figure shows the shape of the bubble and the direction of light. (b) The figure shows the distribution of brightness (brightness) and the formation of shadows when light is irradiated from directly above.Brightness indicates its size in 256 levels from 0 to 255, and UP indicates bubbles. UP is the brightness at a certain position outside, and up is the brightness at a position where the bubble is present. Also, in this case there is no shadow. Figure (C) shows the brightness distribution and shadow formation when light is irradiated diagonally from the right. RP and rp are the brightness at the same position as in the (b
This is the brightness at the same position as in Figure J. Here (b), (C1
, (d) When comparing the figures, the brightness of areas other than bubbles, for example,
U.P.

RP、LPは同一レベルであるが気泡部分では同一場所
でも光の照射方向によりup+rp+Ip+ のように
明度のレベルは異なっている。これによって気泡を測定
することができる。
RP and LP are at the same level, but in the bubble portion, the brightness level differs as up+rp+Ip+ depending on the direction of light irradiation even at the same location. This allows bubbles to be measured.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第9図を用いて説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9.

第2図は本発明を実施する画像解析処理装置のブロック
図を示す、第2図において、■は測定の対象となる試料
で、本実施例ではLoam角のコンクリートでありコン
クリート表面は前処理はしない状態である。2は試料1
の振動を防止する除振台、3は試料1を搭載した状態で
2次元移動を行うXYステージ、4はXYステージ3の
移動を制御するxYステージ制御装置、5は試料1の上
下方向の位置を制御して最適の焦点となるようにする自
動焦点機構、6は自動焦点機構5を制御する自動焦点制
御装置、7は試料1の気泡を測定するミクロ用カメラ、
8は試料1の骨材領域とセメントペースト領域を識別す
るマクロ用カメラ、9.10はそれぞれミクロ用カメラ
7、マクロ用カメラ8のカメラコントロール部、11は
ミクロ用カメラ7とマクロ用カメラ8とを切替えるビデ
オ切替部、12は試料1に対する照明装置で、試料1の
上面に左右からの斜光と真上からの光を当てるため3個
のライトを装備している。13はミクロ用カメラ7、マ
クロ用カメラ8からの画像を処理すると共にXYステー
ジ制御部4.自動焦点制御装置6.ビデオ切替部11を
制御する画像処理装置、14は画像処理装置13を制御
するパーソナルコンピュータ1、・1 15はパーソナルコンピュータ14のプログラムや画像
処理装置13の測定データを記録するマイクロディスク
やフロッピーからなる二次記憶装置、16は画像処理装
置13の測定データ等を出力するプリンタである。
Figure 2 shows a block diagram of an image analysis processing device that implements the present invention. It is in a state where it does not. 2 is sample 1
3 is an XY stage that performs two-dimensional movement with the sample 1 mounted on it, 4 is an xY stage control device that controls the movement of the XY stage 3, and 5 is the vertical position of the sample 1. 6 is an automatic focus control device that controls the automatic focus mechanism 5, 7 is a microscopic camera that measures bubbles in the sample 1,
Reference numeral 8 indicates a macro camera for identifying the aggregate region and cement paste region of sample 1; 9.10 indicates camera control units for the micro camera 7 and macro camera 8; and 11 indicates the micro camera 7 and the macro camera 8. 12 is an illumination device for the sample 1, which is equipped with three lights to illuminate the upper surface of the sample 1 with oblique light from the left and right and light from directly above. 13 processes images from the micro camera 7 and the macro camera 8, and also includes an XY stage control unit 4. Automatic focus control device6. An image processing device that controls the video switching unit 11; 14 a personal computer 1 that controls the image processing device 13; 15 a microdisk or floppy that records the program of the personal computer 14 and measurement data of the image processing device 13; A secondary storage device 16 is a printer that outputs measurement data etc. of the image processing device 13.

次に本装置による硬化コンクリートの気泡組織の測定方
法について説明する。
Next, a method for measuring the cellular structure of hardened concrete using this device will be explained.

画像解析システムによる硬化コンクリートの気泡組織の
測定は、コンクリート供試体の切断面全体の画像でセメ
ントペースト領域と骨材領域を分離するマクロ測定と、
切断面を拡大した画像で気泡組織の測定を行うミクロ測
定に分かれる。
Measuring the cellular structure of hardened concrete using an image analysis system involves macroscopic measurements that separate the cement paste area and aggregate area using an image of the entire cut surface of the concrete specimen.
It is divided into micro-measurement, which measures the cell structure using an enlarged image of the cut surface.

(1)マクロ測定 マクロ測定は、テレビカメラから取り込まれた濃淡画像
を二値化処理した画像を基にして行われ濃淡画像とは、
テレビカメラから入力されたテレビ信号をllj素(画
像の構成要素)ごとに、その濃さによってデジタル化(
例えば、白をON、黒を“225”とし、256段階に
分ける)して取り込んだものである。二値化はこの“0
″から“255″の間で任意の値を設定し、設定値より
上を“l”、下を“0”とすることにより行う。
(1) Macro measurement Macro measurement is performed based on a binarized grayscale image taken from a television camera.
The TV signal input from the TV camera is digitized for each element (image component) according to its density.
For example, white is set to ON, black is set to "225", and is divided into 256 levels). Binarization is this “0”
This is done by setting an arbitrary value between ``255'' and ``1'' above the set value and ``0'' below the set value.

二値化処理では、取り込んだ硬化コンクリート切断面の
濃淡画像を骨材領域とセメントペースト領域とに二値化
する。つまり、256段階の濃さの中から骨材と判断さ
れる部分(骨材領域)とそうでない部分(セメントペー
スト領域)が適切に判別されるような値を調整し、骨材
領域を黒(1)、セメントペースト領域を白(0)に分
ける。
In the binarization process, the captured gray scale image of the cut surface of the hardened concrete is binarized into an aggregate region and a cement paste region. In other words, from among 256 levels of density, values are adjusted so that areas that are judged to be aggregate (aggregate area) and areas that are not (cement paste area) are appropriately determined, and the aggregate area is black ( 1), Divide the cement paste area into white (0).

ここで試料を横切るある任意の直線上の濃淡を次のよう
に想定する。直線の長さの単位は画素である。
Here, the light and shade on a certain arbitrary straight line that crosses the sample is assumed as follows. The length of a straight line is measured in pixels.

二値化処理では設定した二値化レベルより上を1、それ
より下を0とし、濃淡画像を単純化する。
In the binarization process, the values above the set binarization level are set to 1, and those below it are set to 0, thereby simplifying the grayscale image.

これを第3図を用いて説明すると二値化レベルより上の
部分が骨材領域で、二値化レベルより下の部分がセメン
トペースト領域である。
To explain this using FIG. 3, the area above the binarization level is the aggregate area, and the area below the binarization level is the cement paste area.

しかし、この方法はすべての判断を色の濃淡によって行
うため、白っぽい色の骨材、水晶などが混じった骨材は
骨材として認識されにくいので、手動による修正が必要
となる。
However, this method makes all judgments based on color shading, so whitish-colored aggregates or aggregates mixed with crystals are difficult to recognize as aggregates, so manual correction is required.

(2)  ミクロ測定 ミクロ測定は、視点を1つとして対象に3つの異なった
方向から1方向ずつ同じ照度の光を当てて3枚の画像を
取り込み、3枚の画像に対応する同一点の3つの明るさ
く明度)の差からその点の位置を計測するものである。
(2) Micro measurement Micro measurement is performed by capturing three images by shining light of the same intensity on the object from three different directions, and measuring three images of the same point corresponding to the three images. The position of that point is measured from the difference in brightness (brightness).

ここで、画像上の点に対応する対象上の点における光の
反射率は一定であると仮定している。対象部分が完全拡
散反射面の場合に3つの異なった方向からの光の反射光
が等しい明るさになるためには、投射角のC05INH
に反射比例し、距離の2乗に反比例した強さの光源が望
ましい。
Here, it is assumed that the reflectance of light at a point on the object corresponding to a point on the image is constant. In order for the reflected light from three different directions to have equal brightness when the target part is a completely diffuse reflective surface, the projection angle C05INH
A light source whose intensity is proportional to the reflection and inversely proportional to the square of the distance is desirable.

この原理は、ある領域を持つ斜面の一点に3方向から異
なった角度で同じ照度の光を1方向ずつ当てた場合、固
定された視点からはその点はそれぞれ違った明るさに見
えるということを応用している。
This principle states that if a point on a slope with a certain area is illuminated with light of the same illuminance from three directions at different angles, each point will appear to have different brightness from a fixed viewpoint. It is applied.

ここで硬化コンクリート中の気泡について次のように想
定する。コンクリート面上の全ての点における光の反射
率は一定であると仮定し、第1図で説明したように真上
、右斜め、左斜めの3方向から1方向ずつ照明を当てて
、視点は真上とし、明度はその大きさを0から225ま
での256段階のレベルで表す。この3枚の図を合わせ
て見た場合、気泡以外の部分は明度のレベルが同じであ
るが、気泡部分で影のできた部分は明度のレベルが小さ
くなり、気泡以外の部分のデータと異なっていることが
解る。       ・ 次に、気泡を判別するための二値化画像は次のように得
る。いま、上、右斜め、左斜めから光を当てた場合の明
度を表すのに第4図に示す三次元座標を用いる。1つの
座標軸に1つの光の方向が対応し、座標軸の大きさは明
度のレベルの値である、0から255である。三次元座
標の(1,0゜0)、(0,1,0)、(0,0,1)
を頂点とする三角形(111)平面を考える。また、こ
こで3つの座標の値が全て同一の点(例えば座標(1,
1,1,)点)を通るベクトルを考え、これを基準ベク
トルとする。
Here, we assume the following about air bubbles in hardened concrete. Assuming that the reflectance of light at all points on the concrete surface is constant, as explained in Figure 1, the viewpoint is It is set directly above, and its brightness is expressed in 256 levels from 0 to 225. When you look at these three figures together, the brightness level is the same for the parts other than the bubbles, but the brightness level of the shadowed parts of the bubbles is lower, which is different from the data for the parts other than the bubbles. I understand that there is.・Next, a binarized image for identifying bubbles is obtained as follows. Now, the three-dimensional coordinates shown in FIG. 4 are used to express the brightness when light is applied from above, diagonally to the right, and diagonally to the left. One direction of light corresponds to one coordinate axis, and the size of the coordinate axis is a value of the brightness level, ranging from 0 to 255. Three-dimensional coordinates (1,0°0), (0,1,0), (0,0,1)
Consider a triangular (111) plane with vertices. Also, here, a point where all three coordinate values are the same (for example, coordinates (1,
Consider a vector passing through point 1, 1, ) and use this as the reference vector.

第1図で気泡内の任意の点における上、右斜め、左斜め
から光を当てた時の明度レベル、Uρ+ rl’+lp
をこの座標系にのせ、(0,0,0)を起点とするベク
トルをつ(る。
In Figure 1, the brightness level at any point in the bubble when light is applied from above, diagonally to the right, and diagonally to the left, Uρ + rl' + lp
is placed on this coordinate system, and a vector starting from (0, 0, 0) is created.

ここで、(111)平面とベクトル(up、rP、1f
l)が交わる点(明度点と称する)ができるので、基準
ベクトルが(111)平面と交わる点(基準点と称する
)を起点とする明度点までのベクトル(明度ベクトルと
称する)をつくることができる。
Here, (111) plane and vector (up, rP, 1f
Since a point (referred to as the brightness point) is created where the reference vector intersects with the (111) plane (referred to as the reference point), we can create a vector (referred to as the brightness vector) to the brightness point starting from the point where the reference vector intersects with the (111) plane (referred to as the reference point). can.

この明度ベクトルの大きさで気泡を判別する。Bubbles are identified based on the size of this brightness vector.

この明度ベクトルが大きければ大きいほどそれは気泡で
ある可能性が大きいことになる。逆に、こ、の明度ベク
トルが小さければそれは気泡である可能性は小さいとい
える。第1図の気泡以外の部分における明度レベル、U
P、RP、LPは同一のため基準点を通ることになり、
気泡である可能性はほとんどないといってよい。したが
って、以上のことからある程度以上の明度ベクトルを持
つ点を気泡と考えればよいことになる。
The larger this brightness vector is, the greater the possibility that it is a bubble. On the other hand, if this brightness vector is small, it can be said that the possibility that it is a bubble is small. Brightness level in parts other than bubbles in Figure 1, U
Since P, RP, and LP are the same, they will pass through the reference point,
It can be said that there is almost no possibility that it is a bubble. Therefore, from the above, it is sufficient to consider a point having a brightness vector of a certain value or more as a bubble.

ここで、第5図に示すように三角形(111)平面の3
つの頂点に基準点から引いた直線を、それぞれ基準点を
起点としてOから255まで256段階のレベルに分割
し、3つの直線上の同じレベルの点を結ぶと、この三角
形平面内を基準点を中心として256段階にレベルづけ
することができる。
Here, as shown in Fig. 5, 3 of the triangular (111) plane
Divide a straight line drawn from the reference point to each vertex into 256 levels from O to 255 starting from the reference point, and connect the points at the same level on the three straight lines to draw the reference point within this triangular plane. It can be leveled into 256 levels at the center.

これが二値化レベルで、明度レベルtlp+ rP+ 
’pをもつ点の明度ベクトルはその大きさにより、この
レベルで表される。そして、その明度ベクトルの一定の
レベルより上のレベルを1、下のレベルを0として二値
化すれば、その明度ベクトルを持つ試料上の点は気泡と
して判断される。これが二値化処理である。
This is the binarization level, and the brightness level tlp+ rP+
The brightness vector of a point with 'p is expressed at this level by its magnitude. Then, if the brightness vector is binarized with levels above a certain level as 1 and levels below as 0, points on the sample having that brightness vector are determined to be bubbles. This is binarization processing.

したがって、試料上の測定範囲の全ての点を気泡部分と
気泡以外の部分に分ける際、気泡部分が明確に判別でき
る二値化レベルを設定しておけば、この二値化レベルよ
り上の明度ベクトルのレベルを持つ点は気泡として認識
されることになる。
Therefore, when dividing all points in the measurement range on the sample into bubbles and non-bubbles, if you set a binarization level that allows the bubbles to be clearly distinguished, the brightness above this binarization level Points with vector levels will be recognized as bubbles.

この二値化処理のためのレベルの設定は、ディスプレイ
上で画像を参照しながら調節することができる。
The setting of the level for this binarization process can be adjusted while referring to the image on the display.

以上の濃淡画像の処理は、カラー画像を処理するカラー
解析を応用したものである。
The above-described processing of grayscale images is an application of color analysis for processing color images.

カラー画像は、画像を構成する1画素毎にR(赤)、G
(緑)、B(青)の光の3原色を合成したものからなる
。R,G、Bの各色はそれぞれ0から255まで256
段階の濃さのデータを持ち、その3色の混ざり具合で色
を表す。また、3色の濃さのデータがすべて同じときは
モノクロになる。
Color images have R (red) and G for each pixel that makes up the image.
It consists of a combination of the three primary colors of light (green) and B (blue). Each color of R, G, and B is 256 from 0 to 255.
It has data on the density of stages, and the color is expressed by the degree of mixing of the three colors. Furthermore, when the data of the density of all three colors is the same, the image becomes monochrome.

したがって、例えばRとGの濃さのデータが同じでBの
データがほかのRとGのデータより大きい場合、RとG
及びBのR,Gと同じデータの分は合成されてモノクロ
になるのでBの突き出した部分が残って色は青っぽくな
る。また逆にBがほかのR,Gのデータより小さい場合
、表される色はRとGが混ざった色になる。
Therefore, for example, if the density data of R and G are the same and the data of B is larger than the other data of R and G, then
The same data as R and G of B and B are combined and become monochrome, so the protruding part of B remains and the color becomes bluish. Conversely, if B is smaller than the other R and G data, the displayed color will be a mixture of R and G.

カラー解析とは、R,G、Bの濃さのデータをIHP処
理して輝度5色相、純度のデータに変換することである
。I HP処理はR,G、Bのデータを第4図のように
3次元座標にのせ、(111)平面を考える(第6図)
。座標原点から座標(1,1,1)を通る直線がこの平
面と交わる点を白黒点とする。
Color analysis is to perform IHP processing on R, G, and B density data to convert it into luminance, five hue, and purity data. I HP processing places R, G, and B data on three-dimensional coordinates as shown in Figure 4, and considers the (111) plane (Figure 6).
. The point where a straight line passing through the coordinates (1, 1, 1) from the coordinate origin intersects this plane is defined as a black and white point.

純度とは3原色の混ざり具合を表しており、第5図の明
度ベクトルのように白黒点を起点とした、R,G、Bの
データでつくられるベクトルが(111)平面と交わる
点とのベクトルで表される。純度のレベルは白黒点から
3角形の頂点に引いた直線を白黒点Oとして256分割
し、3つの直線上の同じレベルの点を結んで三角形平面
内を白黒点を中心として256段階にレベルづけして表
される。
Purity refers to the degree of mixing of the three primary colors, and as shown in the brightness vector in Figure 5, the vector created from the R, G, and B data starting from the black and white point intersects the (111) plane. Represented by a vector. The level of purity is determined by dividing a straight line drawn from the black and white point to the apex of the triangle into 256 points as black and white point O, and connecting the same level points on the three straight lines to level the triangular plane in 256 levels around the black and white point. It is expressed as

色相とは、白黒点から三角形のR(赤)に引いた直線を
基準としてR−G −B−R・・・・−の方向で純度の
ベクトルとなす角度のことである。これは3原色で表さ
れる色がどの色に偏っているかを表すものである。色相
のレベルは、360度を256分割したもので表される
Hue is the angle between a straight line drawn from a black and white point to R (red) of a triangle and a purity vector in the R-G-B-R...- direction. This indicates which colors are biased towards the colors represented by the three primary colors. The hue level is expressed by dividing 360 degrees into 256.

輝度とは、3次元座標上で座標原点を起点としてR,G
、Bのデータでつ(られた座標点に引かれたベクトルの
大きさで表される。輝度のレベルは座標点から座標(2
55,255,255)に引かれたベクトルを座標原点
を0として256分割した長さで表される。
Luminance refers to R, G on three-dimensional coordinates starting from the coordinate origin.
, B data is expressed by the magnitude of the vector drawn to the coordinate point (2).
55, 255, 255) is divided into 256 parts with the coordinate origin set at 0.

本気泡組織測定のための画像解析システムではこのカラ
ー解析のR,G、  Bのデータの代わりに、上、右斜
め、左斜めから1方向ずつ光を当てた時の濃淡画像のデ
ータを処理している。したがって、カラー解析の色相及
び輝度は気泡の判別には役に立たず、純度のみが有効で
ある。
In this image analysis system for bubble structure measurement, instead of the R, G, and B data for this color analysis, we process the data of the grayscale image when light is applied in one direction from above, diagonally right, and diagonally left. ing. Therefore, hue and brightness of color analysis are not useful for bubble discrimination, only purity is effective.

ミクロ測定は数多くの視野を対象に行わなければならな
いが、最初に設定した二値化レベルで画像を処理しなが
ら測定終了までオートステージ上で自動的に繰り返され
る。また、あるミクロ測定の視野で、マクロニ値画像に
よりその測定範囲が100%骨材領域であると判断され
たところは、測定を行わずに自動的に次の視野に移動す
る。
Micro measurements must be performed over a large number of fields of view, but the images are processed at the initially set binarization level and automatically repeated on the autostage until the end of the measurement. Further, in a field of view of a certain micro-measurement, if the measurement range is determined to be 100% aggregate area based on the macroni value image, the field of view is automatically moved to the next field of view without performing measurement.

次に測定例を説明する。Next, a measurement example will be explained.

試料のコンクリートは10cm角の大きさで、マクロ画
像の測定範囲は9X9cm、ミクロ画像の測定範囲は6
X6mmである。用いたコンクリートのフレッシュ時の
空気量は4.6%である。
The sample concrete is 10 cm square, the measurement range of the macro image is 9 x 9 cm, and the measurement range of the micro image is 6 cm.
It is x6mm. The air content of the fresh concrete used was 4.6%.

第7図に気泡組織を二値化した画像を示すやごの二値化
ミクロ画像から気泡組織を求めるには次の3通りの方法
を用いた。
The following three methods were used to determine the cell structure from the binarized micro image of Yago, which shows a binarized image of the cell structure in FIG.

(1)ASTMのリニアトラバース法に準じたものであ
り、画像にトラバース線を設定し、その線が横切った気
泡の数、長さなどから気泡組織を求める。
(1) This method is based on the ASTM linear traverse method, in which a traverse line is set in the image, and the cell structure is determined from the number and length of bubbles crossed by the line.

(2)  A S T Mの修正ポイントカウント法に
準じたものであり、画像にポイントを設定し、ポイント
と重なった気泡の数などから気泡組織を求める。
(2) This is based on the modified point counting method of ASTM, in which points are set in the image and the bubble structure is determined from the number of bubbles that overlap with the points.

(3)画像から直接得た気泡の数、面積などから気泡組
織を求める。
(3) Determine the bubble structure from the number and area of bubbles obtained directly from the image.

第8図に上記3つの方法で求めた測定結果を示す、同図
には比較のために行ったASTMの修正ポイントカウン
ト法による結果も示している。第8図における(1)、
 (2)、 (3)は上記の3つの方法の(1)、 (
2)、 (3)を表しく4)はASTMの修正ポイント
カウント法(Modified Po1nt −Cou
nt  Method ofASTM)を表している。
FIG. 8 shows the measurement results obtained using the three methods described above, and also shows the results obtained using the ASTM modified point counting method for comparison. (1) in Figure 8,
(2), (3) are the above three methods (1), (
2), 4) representing (3) is the ASTM modified point counting method (Modified Point-Cou
nt Method of ASTM).

なおこの(4)の方法のセメントペースト容量は配合か
ら求めたものである。
Note that the cement paste capacity in method (4) is determined from the formulation.

第9図は測定した気泡の大きさの分布を示す。FIG. 9 shows the distribution of the measured bubble sizes.

横軸は、気泡の直径を示し、縦軸は、頻度を%で示す。The horizontal axis shows the bubble diameter, and the vertical axis shows the frequency in %.

第8図、第9図により、本画像解析装置によって得られ
たコンクリートの気泡組織は、相当信頼度の高いもので
あることがうかがえる。
From FIG. 8 and FIG. 9, it can be seen that the cell structure of concrete obtained by this image analysis device is quite reliable.

画像解析に要した時間は、3方法いずれによっても1時
間程度であり、かつ最も時間を要するミクロ画像の取り
込み、処理時間は自動的に測定が行われるので、測定者
が拘束される時間は一測定につき、わずか20分程度で
ある。
The time required for image analysis is approximately one hour for all three methods, and the time required for capturing and processing micro images, which requires the most time, is automatically measured, so the time required for the measurement operator is reduced. The measurement takes only about 20 minutes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、試料
に複数の方向から光を一方向づつ当てて、その反射光を
解析することにより気泡組織を短時間に精度よく測定す
ることができるという優れた効果を奏する。
As is clear from the above description, according to the present invention, the bubble structure can be measured with high precision in a short time by shining light onto the sample from multiple directions and analyzing the reflected light. It has this excellent effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理を示す説明図、第2図は本発明を
実施する画像解析装置のブロック図の一例を示す図、第
3図はコンクリートの骨材領域とセメントペースト領域
を二値化処理する説明図、第4図は照度ベクトルの説明
図、第5図は照度ベクトルを二値化処理する説明図、第
6図はカラー解析の説明図、第7図は気泡組織を二値化
した画像の一例を示す図、第8図は実施例の測定結果を
示す図、第9図は実施例の気泡分布を示す図である。 1−−一試料 2−−一除振台 3−−−XYステージ
4−−−XYステージ制御装置 5−−一自動焦点機構 6一−−自動焦点制御装置7−
−− ミクロ用カメラ 8−m−マクロ用カメラ9.1
0−一一カメラコントロール部 11−−−ビイデオ切替部 12−m−照明装置13−
−−画像処理装置
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of a block diagram of an image analysis device implementing the present invention, and Fig. 3 is a binary representation of the concrete aggregate area and cement paste area. Figure 4 is an illustration of the illuminance vector, Figure 5 is an illustration of the binarization of the illuminance vector, Figure 6 is an illustration of color analysis, and Figure 7 is an illustration of the binary representation of the bubble structure. FIG. 8 is a diagram showing the measurement results of the example, and FIG. 9 is a diagram showing the bubble distribution of the example. 1--1 sample 2--1 vibration isolation table 3--XY stage 4--XY stage control device 5--1 automatic focus mechanism 6--1 automatic focus control device 7-
--Micro camera 8-m-Macro camera 9.1
0-11 Camera control unit 11---Video switching unit 12-m-Lighting device 13-
--Image processing device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面に気泡を有する試料の面に複数の方向から1
方向づつ光を照射して各照射方向毎の画像を取り込み、
前記各画像の同一位置における明度差から気泡を測定す
ることを特徴とする気泡組織測定方法。
(1) From multiple directions on the surface of a sample with air bubbles on the surface.
Irradiates light in each direction and captures images for each irradiation direction.
A method for measuring bubble structure, characterized in that bubbles are measured from the difference in brightness at the same position in each of the images.
(2)前記複数の方向を3方向としたことを特徴とする
請求項1記載の気泡組織測定方法。
(2) The cell structure measuring method according to claim 1, wherein the plurality of directions are three directions.
(3)前記試料としてコンクリートを用いたことを特徴
とする請求項1または2記載の気泡組織測定方法。
(3) The cell structure measuring method according to claim 1 or 2, characterized in that concrete is used as the sample.
(4)コンクリートの前記試料の面を骨材領域とセメン
トペースト領域に区分し、セメントペースト領域のみの
気泡測定を行うことを特徴とする請求項3記載の気泡組
織測定方法。
(4) The cell structure measuring method according to claim 3, characterized in that the surface of the concrete sample is divided into an aggregate region and a cement paste region, and the bubbles are measured only in the cement paste region.
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