【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高性能混凝土，具体来说涉及一种uhpc中钢纤维取向系数分布的分析方法。
技术介绍
1、在超高性能混凝土(uhpc)中，钢纤维的取向分布对其抗压、抗拉和抗折强度有较大影响。精准高效的获取uhpc断面上钢纤维的取向系数及分布规律，对揭示uhpc中钢纤维作用机理、改善uhpc性能具有重要意义。
2、当前uhpc中钢纤维取向系数φ的分析方法主要有两种。一种传统方法是将uhpc断面直接置于具有图像分析功能的显微镜或高清摄像机下，使用测量工具逐个测量钢纤维截面的短轴值b和长轴值a，φ＝b/a。然而uhpc断面上存在数千根钢纤维，如果进行单根测量记录，工作量巨大，需要付出大量时间人力物力，且在人工测量过程中难免出现误差和遗漏，造成测量结果不准确的情况。
3、另一种取向系数分析方法是使用图像处理技术，将uhpc断面图片二值化为黑白图像后，获取所有白色像素(全部钢纤维截面积)占整个图像的比率γ，基于整个图像总面积a和图像中钢纤维的总数量n，计算获得钢纤维的平均截面积s＝γa/n，再用钢纤维的真实截面积f除以图像分析计算获得的平均截面积s，即获得钢纤维取向系数φ＝f/s。该方法虽然简便，但给出的仅是代表uhpc断面上所有钢纤维取向系数的整体宏观值，并未体现钢纤维的截面特征，也无法反映uhpc断面上钢纤维取向系数的分布规律。
技术实现思路
1、为了解决上述技术方案的不足，本专利技术的目的在于提供一种uhpc中钢纤维取向系数分布的分析方法。
2、本专利技
3、一种uhpc中钢纤维取向系数分布的分析方法，包括以下步骤：
4、步骤1，采集uhpc断面高清图像；
5、步骤2，对步骤1所述图像二值化处理后，进行切分，对切分后的每张图片进行编号，得到编号图片；
6、步骤3，使用imagej软件对所述编号图片进行尺寸设定和设定测量参数，其中，设定的参数为area、standard deviation、边框、fit ellipse和feret’s diameter；
7、步骤4，使用imagej软件使用analyze particles功能进行单张图片的钢纤维数据分析，再使用imagej软件自动脚本功能，建立自动化脚本并记录脚本流程，对所有编号图片的钢纤维数据进行批量分析处理并保存，其中，所述钢纤维数据包括钢纤维数量，单个钢纤维截面的长轴长度和短轴长度，单个钢纤维的取向系数；
8、步骤5，对所有钢纤维数据进行批量分析，使用excel软件进行批量数据分析，自动获得所有编号图片中的钢纤维数量、单个钢纤维截面的长轴长度和短轴长度、单个钢纤维的取向系数＝短轴长度/长轴长度、单个编号图片中钢纤维取向系数均值，根据单个编号的坐标位置及其取向系数均值，绘制断面图像的取向系数分布云图。
9、在上述技术方案中，所述步骤1中，将uhpc切割形成uhpc断面打磨平整光滑并充分润湿，用高清摄像头采集uhpc断面高清图像，确保受光均匀。
10、在上述技术方案中，所述步骤2中，使用imagej软件将所述断面高清图像转换成8bit像素格式并进行二值化处理；再使用photoshop将二值化处理后的图像按照目标比例进行切分，对切分后的单张图片进行编号，得到编号图片，存储为web格式。
11、在上述技术方案中，所述充分湿润，采用脱脂棉蘸蒸馏水或去离子水，反复擦拭打磨平整光滑后的断面，使其充分浸湿，加深断面混凝土色泽，利于钢纤维断面和混凝土形成显著色差，更好的识别提取钢纤维参数。
12、在上述技术方案中，所述受光均匀，采用无影光源照射uhpc断面，消除断面图像上的亮度差，避免二值化处理后，黑白二值图像上钢纤维数据失真，提高钢纤维截面数据识别的精准性。
13、在上述技术方案中，所述切分为整体图像按5mm*5mm或10mm*10mm大小进行分割，所述编号从1开始按顺序进行编号。
14、在上述技术方案中，使用imagej进行8bit和二值处理后，进行颗粒统计分析，点击analyze→analyze particles，点击size手动修改所需要统计颗粒尺寸范围，并勾选dispiay results、summarize、overlay、add to manager、composite rols，点击ok获得三个新的窗口，分别为summary文件、results文件、roi manager文件；将summary文件和results文件的数据进行保存，summary文件中获得的一张编号图片钢纤维的数量，results文件中major和minor分别为每个椭圆的长轴长度l和短轴长度d，由公式cosθ＝d/l，先批量进行短轴除以长轴，得到每根钢纤维的取向系数，最终获得编号图片中钢纤维数据：钢纤维数量、单个钢纤维截面的长轴长度和短轴长度，单个钢纤维的取向系数＝短轴长度/长轴长度，用其中的钢纤维短轴长度除以长轴长度得到每个钢纤维的取向系数。
15、在上述技术方案中，运用imagej的自动脚本进行自动分析编号图片，点击plugins→macros→record记录所述钢纤维数据；将recoed中记录的步骤复制粘贴到process→batch→macro，在自己的电脑新建2个文件夹，一个用于存放所有需要处理的编号图片的文件夹，另一个用于批量处理后保存的文件夹，然后输入input和output中，点击右下角的process执行批量处理，记录并输出批量数据到summary文件和results文件中；每个截面的钢纤维个数不同且数量较多不好分组，但results和summary中的数据是根据名字按顺序排列。
16、本专利技术的优点和有益效果为：
17、1、本专利技术解决了传统分析方法工作量大、效率低的问题，弥补了使用图像处理技术高效但无法反映钢纤维截面特征和取向系数分布规律的缺陷，能准确高效的获得uhpc断面上钢纤维的分布数量、截面特征、取向系数分布云图，实现uhpc断面上钢纤维取向系数分布的精准可视化展示。
18、2、本专利技术根据编号图片数量、单个编号图片中的钢纤维数量、整体图像中钢纤维总数量，可以计算获得整体图像截面的钢纤维分散系数，用以评价uhpc断面上钢纤维的分散均匀性，适用范围较广。
19、3、本专利技术操作过程简单，且在整个过程中软件配置要求低，不需过高配置要求，适用性更广。
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1.一种UHPC中钢纤维取向系数分布的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤1中，将UHPC切割形成UHPC断面打磨平整光滑并充分润湿，用高清摄像头采集UHPC断面高清图像，确保受光均匀。
3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤2中，使用ImageJ软件将所述断面高清图像转换成8bit像素格式并进行二值化处理；再使用Photoshop将二值化处理后的图像按照目标比例进行切分，对切分后的单张图片进行编号，得到编号图片。
4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述充分湿润，采用脱脂棉蘸蒸馏水或去离子水，反复擦拭打磨平整光滑后的断面，使其充分浸湿，加深断面混凝土色泽，利于钢纤维断面和混凝土形成显著色差，更好的识别提取钢纤维参数。
5.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述受光均匀，采用无影光源照射UHPC断面，消除断面图像上的亮度差，避免二值化处理后，黑白二值图像上钢纤维数据失真，提高钢纤维截面数据识别的精准性。
6.根据权利要求1所述的分析
7.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，使用ImageJ进行8bit和二值处理后，进行颗粒统计分析，点击Analyze→Analyze Particles，点击Size手动修改所需要统计颗粒尺寸范围，并勾选Dispiay results、Summarize、Overlay、Add to Manager、CompositeROLs，点击OK获得三个新的窗口，分别为Summary文件、Results文件、Roi Manager文件；将Summary文件和Results文件的数据进行保存，Summary文件中获得的一张编号图片钢纤维的数量，Results文件中Major和Minor分别为每个椭圆的长轴长度L和短轴长度D，由公式cosθ＝D/L，先批量进行短轴除以长轴，得到每根钢纤维的取向系数，最终获得编号图片中钢纤维数据：钢纤维数量、单个钢纤维截面的长轴长度和短轴长度，单个钢纤维的取向系数＝短轴长度/长轴长度，用其中的钢纤维短轴长度除以长轴长度得到每个钢纤维的取向系数。
8.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，运用ImageJ的自动脚本进行自动分析编号图片，点击Plugins→Macros→Record记录所述钢纤维数据；将Recoed中记录的步骤复制粘贴到Process→Batch→Macro，在自己的电脑新建2个文件夹，一个用于存放所有需要处理的编号图片的文件夹，另一个用于批量处理后保存的文件夹，然后输入input和output中，点击右下角的Process执行批量处理，记录并输出批量数据到Summary文件和Results文件中；每个截面的钢纤维个数不同且数量较多不好分组，但Results和Summary中的数据是根据名字按顺序排列。
...【技术特征摘要】
1.一种uhpc中钢纤维取向系数分布的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤1中，将uhpc切割形成uhpc断面打磨平整光滑并充分润湿，用高清摄像头采集uhpc断面高清图像，确保受光均匀。
3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤2中，使用imagej软件将所述断面高清图像转换成8bit像素格式并进行二值化处理；再使用photoshop将二值化处理后的图像按照目标比例进行切分，对切分后的单张图片进行编号，得到编号图片。
4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述充分湿润，采用脱脂棉蘸蒸馏水或去离子水，反复擦拭打磨平整光滑后的断面，使其充分浸湿，加深断面混凝土色泽，利于钢纤维断面和混凝土形成显著色差，更好的识别提取钢纤维参数。
5.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述受光均匀，采用无影光源照射uhpc断面，消除断面图像上的亮度差，避免二值化处理后，黑白二值图像上钢纤维数据失真，提高钢纤维截面数据识别的精准性。
6.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述切分为整体图像按5mm*5mm或10mm*10mm大小进行分割，所述编号从1开始按顺序进行编号。
7.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，使用imagej进行8bit和二值处理后，进行颗粒统计分析，点击analyze→analyze particles，点击size手动...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹忠露，钟鹏，苏忠纯，赵鹏，侯晋芳，陈浩宇，荣辉，孙悦锋，徐建光，张文锋，李沛，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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