З метою побудови систем технічної діагностики будівельних об'єктів і конструкцій на основі цифрових зображень проведений аналіз сіток розтріскування суміжних з прізнакообразующімі елементами дефекту типу «тріщина». Для побудови сіток розтріскування використовується яскравості канал цифрового зображення в цифровому просторі GrayScale, методика побудови структур колірного атласу на зображенні дефекту типу "тріщина". Отримані результати дослідження можуть бути використані для побудови алгоритмів локалізації зображення власне на зображенні дефекту типу "тріщина"

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Горда О.В., Коломієць С.П.


Analysis of collectivity of clusters on the image of a defect of a "crack" type based on contrast

For the construction of the systems of technical diagnostics of building objects and constructions on the basis of digital representations the analysis of nets of spalling is conducted contiguous with the indicative elements on the image of a defect of a "crack"Type. For the construction of nets of spalling the brightness channel of digital representation is used in digital space of GrayScale, methodology of construction of structures of color atlas on the image of a defect of a "crack"Type. The obtained research results can be drawn on for the construction of algorithms of localization of image actually on the image of a defect of a "crack"type


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва діє до: 2017
    Журнал: ScienceRise
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ СУКУПНОСТІ КЛАСТЕРІВ НА ЗОБРАЖЕННІ ДЕФЕКТУ ТИПУ 'ТРІЩИНА' НА ОСНОВІ КОНТРАСТНОСТІ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ СУКУПНОСТІ КЛАСТЕРІВ НА ЗОБРАЖЕННІ ДЕФЕКТУ ТИПУ" ТРІЩИНА "НА ОСНОВІ КОНТРАСТНОСТІ»

    ?Л ^ ература

    1. Бігерт, Дж. Що повинен знати замовник поліграфічної продукції [Текст] / Дж. Бігерт. - М .: Изд-во МГУП, 2005. - 128 с.

    2. Брикайло, С. Стан стандартизації в полірафі [Текст] / С. Брикайло, Й. Васьюв, Л. Лопушінська // Палггра друку. -2005. - № 3. - С. 34-41.

    3. Самарін, Ю. Контроль якості додрукарської підготовки видань [Електронний ресурс] / Ю. Самарін // Компью-Арт. - 2012. - № 2. - Режим доступу: http://www.compuart.ru/article.aspx?id=22838&iid = 10

    4. Лосєв, С. В. Принципи побудови клієнтоорієнтованої організації [Текст] / С. В. Лосєв // Менеджмент в Росії і за кордоном. - 2008. - № 6. - C. 125-135.

    5. Туркін, Е. Раціональний контроль якості триадной офсетного друку [Текст] / Е. Туркін // КомпьюАрт. - 2007. -№ 2. - C. 121-125.

    6. Buczynski, L. Analyze of Image Quality Parameters on Thermal Paper as Proposal to Extension Standard ISO / IEC 13660 [Text]: International Conference on Digital Printing Technologies / L. Buczynski // IS&T's NIP 20. - Salt Lake City, 2004. - P. 997-1000.

    7. Buczynski, L. Special print quality problems of ink jet printers [Text]: International conference on digital printing technologies / L. Buczynski // IS&T's NIP 13. - Seattle, 1997. - P. 638-644.

    8. Chiu, L. Print Quality Improvement Through Dot Synthesis and Optimization [Text]: International Conference on Digital Printing Technologies / L. Chiu // IS&T's NIP 20. - Salt Lake City, 2004. - P. 368.

    9. Edinger, J. Scaling Subjective Impressions of Quality [Text]: International conference on digital printing technologies / J. Edinger // IS&T's NIP 16. - Vancouver, 2000. - P. 377-382.

    10. Engeldrum, P. Theory of Image Quality: The Image Quality Circle [Text] / P. Engeldrum // Journal of Imaging Science and Technology. - 2004. - № 5. - P. 447-457.

    Рекомендовано до публжацп д-р техн. наук, професор Б1лоусов В. В.

    Дата надходження рукопису 19.07.2017

    Алексєєнко На ^ я Юрй'вна, викладач, кафедра комп'ютерних систем i технологш, Харшвській нацю-

    нального економiчний ушверсітет iменi Семена Кузнеця, пр. Науки, 9-а, м. Харшв, Украна, 61166

    УДК 620.179.680

    Б01: 10.15587 / 2313-8416.2017.111182

    АНАЛІЗ СУКУПНОСТІ КЛАСТЕРІВ НА ЗОБРАЖЕННІ ДЕФЕКТУ ТИПУ "ТРІЩИНА" НА ОСНОВІ КОНТРАСТНОСТІ

    © О. В. Горда, С. П. Коломієць

    З метою побудови систем технічної діагностики будівельних об'єктів і конструкцій на основі цифрових зображень проведений аналіз сіток розтріскування суміжних з прізнакообразующімі елементами дефекту типу «тріщина». Для побудови сіток розтріскування використовується яскравості канал цифрового зображення в цифровому просторі Огау $ са1е, методика побудови структур колірного атласу на зображенні дефекту типу "тріщина". Отримані результати дослідження можуть бути використані для побудови алгоритмів локалізації зображення власне на зображенні дефекту типу "тріщина"

    Ключові слова: тріщина, будівництво, контроль, стан, структура, атлас, локалізація, дефект, колір, контраст, класифікатори

    1. Введення

    Візуально-оптичний метод неруйнівного контролю дозволяє на основі цифрових зображень виробляти обстеження безпосередньо на об'єкті без зміни характеристик самого об'єкта і є мало витратним в застосуванні. Дослідження змісту зображення дефекту типу "тріщина" (ІЗОДТТ) з точки зору спостережуваних кластерів дозволить будувати таблиці еталонних значень класифікують ознак ІЗОДТТ або адаптивні процедури ідентифікації або розпізнавання тріщин.

    2. Аналіз літературних даних

    Основою досліджень і розробки методів моніторингу та оцінки технічного стану об'єк-

    ектов будівництва є роботи, як зарубіжних так і вітчизняних вчених, присвячені теорії моделювання [1], механіці деформованого твердого тіла і руйнування матеріалів [2, 3], а також методам розпізнавання образів [4-7], спираючись на результати яких можливо провести аналіз сукупності кластерів на ІЗОДТТ використовує контрастність.

    Подібні дослідження проводяться вперше для об'єктів будівництва. У попередніх роботах досліджувалися тріщини, в даній роботі досліджуються зображення дефекту типу тріщини.

    3. Мета і завдання дослідження.

    Мета дослідження - на основі цифрових зображень визначити, описати і провести аналіз

    сіток розтріскування в областях суміжних з призна-кообразующімі елементами дефекту типу «тріщина» об'єктів будівництва.

    Для досягнення мети були поставлені такі завдання:

    1. Визначити елементи дефекту типу тріщина ".

    2. Виділити суміжні об'єкти розтріскування для кожного елемента.

    3. Систематизувати і уявити сукупності кластерів на зображенні дефекту типу "тріщина" на основі контрастності.

    У дослідженнях використовувався аналіз розподілу дислокацій розтріскування вздовж елементів образотворчого мистецтва ДТТ на основі узагальненого уявлення ДТТ [7].

    4. Аналіз прізнакообразующіх елементів

    ДТТ

    Для ІЗОДТТ в колірному просторі вгау8са1е структура колірного атласу [9, 10] задається в каналі яскравості за рахунок введення порогу відмінності яскравості, точки білого і точки чорного даного цифрового зображення. Структура буде являти собою лінії перепадів яскравості і відповідати зображенням, які представляють різні об'єкти. Зокрема, кластера власне ІЗОДТТ, кластера супутніх об'єктів, таких як різні дрібні випадкові об'єкти, забруднення і корозійні маси на поверхні об'єкта моніторингу, та власне кластер, який представляє фон на зображенні. Власне ІЗОДТТ представлено зображеннями прізнакообразующіх елементів ДТТ до яких відносяться: корінь ДТТ, ланки ДТТ, точка розгалуження ДТТ, точки зростання ДТТ.

    В околиці кожного прізнакообразующего елемента ДТТ можуть знаходиться супутні дефекти поверхні об'єкта моніторингу, які можна розділити на випадкові і характерні (специфічні), які утворюються в процесі тріщи-нообразованія (рис. 1).

    I - тріщина; (.) - М - корінь тріщини; (.) - N - точка розгалуження тріщини; (.) - О - точка росту тріщини; 1оС - локалізація супутніх дефектів

    Оскільки на ІЗОДТТ може бути відсутнім частина прізнакообразующіх елементів, виключаючи зображення ланки тріщини, то сукупність зображень сіток для наявних прізнакообразующіх елементів утворює характерну сітку для даного ІЗОДТТ в цілому. Особливо відзначимо перехід до дослідження зображень сіток супроводжуючих ІЗОДТТ, який дозволяє в процесі дослідження в загальному не розділяти розкриті і волосяні тріщини, так як результати отримані на основі структур сіток прилеглих до ІЗОДТТ за винятком одного: лінії берегів розкритою тріщини подібні і можуть бути суміщені обертанням навколо відповідної точки зростання (рис. 2) (у тріщини берега ізоморфні).

    1 2

    Мал. 2. Схема розкриття тріщини: 1 - апрок-Сіміри лінія; 2 - ширина розкриття тріщини

    Далі проведемо дослідження 17 типів тріщин, реально спостережуваних на об'єктах будівництва, при цьому кожен тип тріщини будемо представляти схематично (рис. 3).

    1еих2

    Мал. 3 Точка розгалуження тріщини: (.) ​​- М - точка розгалуження тріщини; / Вх - входить ланка тріщини; 4их1 і / вих2 - виходять ланки тріщини; // - супутні дефекти тріщини; 1оС], 1ос2, 1ос2, -, локалізації супутніх дефектів до тріщини еліптичними областями, орієнтованими великими осями в сторону зростання тріщини (1ос2 і 1ос2), і в бік кореня (1ос1)

    Для точки розгалуження характерно спадання приросту площі дефекту вздовж виходу їх ланок (1еих1 і 1еих2) і зростання вздовж вхідного ланки тріщини (4т). Супутні дефекти розташовані

    і орієнтовані уздовж тріщини в безпосередній близькості.

    Точка кореня (великого кругового) кореня тріщини.

    У разі якщо корінь тріщини представляється на зображенні як точка або сукупністю розкритих тріщин з однієї точки, то для його уявлення, на відміну від точки розгалуження, характерно спадання приросту площі дефекту уздовж всіх виходять ланок. Локалізація супутніх дефектів до тріщини аналогічна розглянутої до точки розгалуження. Істотна відмінність має великий кругової корінь (рис. 4).

    1бих2

    Мал. 4 Великий кругової корінь: ?<иаЛ - вихідні гілки

    тріщини з області М; // - супутні дефекти тріщини; М - область удару, яка призвела до утворення

    тріщини; М {- точка - корінь 1-й тріщини

    5. Результати досліджень

    Розглянутий випадок є синтетичним і в залежності від міри близькості точок-коренів I і 1 + 1 тріщини представляється як упорядкована по обходу кордону області М послідовність або магістральних тріщин, або магістральних тріщин разом з точками розгалуження тріщин на кордоні області М (рис. 5).

    Магістральна тріщина (рис. 5)

    тріщина; h ... U - ланки магістральної тріщини; loci - локалізація (еліптична) / -го ланки; // - супутні дефекти тріщини

    Супутні дефекти локалізовані уздовж магістральної тріщини в безпосередній близькості від неї, яка визначається матеріалом об'єкта моніторингу та механізмом утворення тріщин (рис. 6).

    Точка росту тріщини (рис. 6).

    Мал. 6. Точка зростання тріщини: (.) ​​- М - точка росту тріщини; 1осМ - область локалізації супутніх дефектів; 1маг - магістральна тріщина

    Інших областей локалізації ІЗОДТТ не містить. У загальному випадку область 1осМ містить очку зростання магістральної тріщини, при цьому можливі два варіанти:

    - площа області 1осМ ф 0, цей випадок відповідає пластичному руйнування поверхні об'єкта моніторингу;

    - площа області 1осМ = 0, цей випадок відповідає крихкому руйнуванню поверхні об'єкта моніторингу (рис. 7).

    Злиття дефектів типу тріщина (рис. 7).

    точка злиття двох магістральних тріщин 11 і 12; - точка росту магістральної тріщини після злиття; 1оС 11}, 1оС / 2 /, 1оС 13к - області локалізації ланок тріщин до і після злиття - поглинання однієї точки зростання тріщини інший тріщиною

    Острів в руслі тріщини (рис. 8).

    Мал. 8 Острів в руслі тріщини: (.) ​​М - точка розбіжності ланок тріщини (точка розгалуження); (. ^ - точка сходження ланок тріщини (точка злиття ланок); 1оС Я - локалізація точки розбіжності ланок тріщини; 1оС Я - локалізація області точки розгалуження;? - острів в руслі тріщини

    Якщо острів один, то на ньому відсутня розтріскування.

    Острів в точці злиття тріщини (рис. 9).

    Мал. 9 Острів в точці злиття тріщини: (.) ​​М - точка розгалуження тріщини? 2; (.) 0 - точка злиття тріщини? 1 ланкою розгалуження тріщини 12; (. ^ - точка злиття тріщини? 1 з ланкою тріщини? 2;? - острів образо-ваний ланками тріщини? 2 і тріщиною? 1

    Русло тріщини (яр) через раковину

    (Рис. 10).

    1

    RK

    Ii

    Мал. 10. Русло тріщини (яр) через раковину: l -трещіна; OJУ ,, - яр i-й тріщини f; loe 1? - локалізація i-го ланки тріщини l; RK - область раковини на поверхні об'єкту моніторингу через яку проходить тріщина. В даному випадку ланки яру тріщини l представляють тріщину Ro області яру здійснюється рокалізація ланок тріщини з урахуванням заміни кольору фону на колір раковини

    Якщо ж раковина має не один колір, то здійснюється зовнішня локалізація раковини за рахунок кольору фону з останнім виділенням на отриманої локалізації ланок тріщини по її яру. Розтріскування чіткий (рис. 11).

    Мал. 11 розтріскування чіткий:? - магістральна тріщина на ІЗОДТТ; - точки розгалуження ланок магістральної тріщини; Nj - точки злиття ланок магістральної тріщини; // - супутні дефекти тріщини

    Розтріскування утворено магістральної тріщиною.

    Розтріскування НЕ чіткий (рис. 12).

    OV11

    OVli

    OV lh

    Серповидні розтріскування (рис. 14).

    б

    Мал. 12. розтріскування НЕ чіткий: 11 і 11 - магістральні тріщини; Мг - точки розгалуження ланок магістральної тріщини; N. - точки злиття ланок магістральної тріщини

    Розтріскування утворено декількома непересічними розгалуженнями магістральних тріщин.

    Розтріскування (багато коренів тріщини)

    (Рис. 13).

    Мал. 13. розтріскування (багато коренів тріщини): \ М11 - точки коренів, розгалужень, злиттів тріщини;

    | - точки зростання тріщин

    Даний тип розтріскування відповідає розтріскування покривають поверхонь (фарба, штукатурка, грунтовка).

    1оС І

    Мал. 14. серповидно розтріскування: I - тріщина; ? Г - 1-е ланка тріщини; 1оС Іг - локалізація 1-го ланки тріщини?; // - супутні дефекти тріщини

    Прикордонним випадком між тріщиною і растрескиванием є випадок серповидної тріщини. По механізму освіти серпоподібні тріщини є або тріщинами просідання, коли растрескавшаяся область просідає по межах, або -трещіна всередині області охоплюється безліч супутніх об'єктів.

    Розтріскування на радіально-шаруватого структурі (рис. 15).

    кільце

    [Ос 1

    1оС 3

    1оС 2

    Мал. 15 розтріскування на радіально-шаруватого структурі: I - тріщина; (. ^ - точка злиття ланок тріщини?; (.) М - точка розгалуження тріщини?; (.) 0 -точка зростання; Я - радіус структури;? Ос (1-3) - локалізації супутніх дефектів

    До такого роду структур належать дерев'яні бревёнчатие шаруваті структури на основі труб, штирів.

    Характерним є поширення тріщини по дугам відповідних кілець структури з періодом від кільця до кільця по радіусу структури. При цьому утворення тріщин може супроводжуватися випаданням фрагментів текстури, зміною кільцевої структури об'єкта моніторингу.

    Крихке (радіальне) розтріскування (рис. 16).

    а

    Мал. 16. Крихке (радіальне) розтріскування: I -трещіна; (.) 0 - точка росту тріщини?; (.) М - точка розгалуження тріщини?; (. ^ - точка злиття ланок тріщини ?

    До такого роду структур належать структури на склі та подібних йому матеріалах.

    Характерною особливістю утворення тріщин на тендітних структурних матеріалах є незначне якість супутніх дефектів, що пояснюється механізмом крихкого руйнування матеріалів.

    Тріщина поширюється паралельно ланкам гратчастої структури утвореної цегляною кладкою.

    Розтріскування цегельної кладки (рис. 17).

    Мал. 17 розтріскування цегельної кладки: I - тріщина; в1-у2 - тріщини власне цегли; (.) М - точка розгалуження ланок тріщини?; (. ^ - точка злиття ланок тріщини?; (.) 0: -02 - точки зростання тріщини?;

    1оС (1-5) - області локалізації супутніх дефектів до тріщини i

    6. Висновки

    1. Сукупність зображень сіток для наявних прізнакообразующіх елементів утворює характерну сітку для даного ІЗОДТТ в цілому.

    2. Дослідження зображень сіток супроводжуючих ІЗОДТТ дозволяє в процесі дослідження в загальному не розділяти розкриті і волосяні тріщини

    3. На основі сіток, побудованих на ІЗОДТТ в просторі GrayScale з використанням контрастів, для основних видів тріщин об'єктів будівництва визначені структури сіток прізнакообразующіх елементів ІЗОДТТ.

    4. Отримані результати є основою побудови процедури локалізації ІЗОДТТ з даного цифрового зображення.

    література

    1. Shannon, C. E. A mathematical theory of communication [Text] / C. E. Shannon // Bell System Technical Journal. -1948. - Vol. 27. - P. 379-423.

    2. Волков, С. Д. Проблема міцності і механіка руйнування [Текст] / С. Д. Волков // Пробл. міцності. - 1978. -№ 7. - С. 3-10.

    3. Морозов, Н. Ф. Математичні питання теорії тріщин [Текст] / Н. Ф. Морозов. - М .: Наука, 1984. -

    256 з.

    4. Ту, Дж. Принципи розпізнавання образів [Текст] / Дж. Ту, Р. Гонсалес. - М .: Світ, 1978. - 412 с.

    5. Гонсалес, Р. Цифрова обробка зображень [Текст] / Р. Гонсалес, Р. Вудс. - М: Техносфера, 2005. -

    1007 з.

    6. Талеб, М. А. Алгоритм сегментації кольорових зображень засобами кластерного аналізу [Текст] / М. А. Талеб, В. В. Старовойтов // Цифрова обробка зображень. - 2000. - Вип. 4. - С. 107-116.

    7. Горда, О. В. Дослвдження сумiжніх дефекту на цифровому зображенш дефекту типу «трщіна» [Текст] / О. В. Горда, О. О. Пузько // Новi технологи в будiвніцтвi. - 2016. - № 30. - С. 53-57.

    8. Горда, Е. В. Структура колірного атласу цифрового зображення дефекту типу "тріщина" [Текст] / Є. В. Горда, В. М. Михайленко // Scientific discussion. - 2017. - № 3 (3). - С. 58-61.

    9. Горда, О. В. Дослідження контрасту цифрових зображень дефекту типу «тріщина» [Текст] / О. В. Горда, С. П. Коломієць // Scientific discussion. - 2016. - № 1 (1). - С. 26-30.

    10. Коломieць, С. П. Ан ^ з юнуючіх методш лок ^ зацп на цифровому зображенш [Текст] / С. П. Коломieць // Управлшня розвитку складних систем. - 2016. - Віп.17.23 (1) .- С. 127-132.

    Рекомендовано до публжацп д-р техн. наук, професор М1хайленко В. М.

    Дата надходження рукопису 27.07.2017

    Горда Олена Володимирівна, кандидат технічних наук, доцент, кафедра інформаційних технологій проектування та прикладної математики, Київський національний університет будівництва і архітектури, пр. Повітрофлотський 31, м.Київ, Україна, 03037 E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Коломієць Світлана Петрівна, аспірант, кафедра інформаційних технологій проектування та прикладної математики, Київський національний університет будівництва і архітектури, пр. Повітрофлотський, 31, м.Київ, Україна, 03037 E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


    Ключові слова: ТРІЩИНА / CRACK / БУДІВНИЦТВО / BUILDING / КОНТРОЛЬ / CONTROL / СТАН / STATE / СТРУКТУРА / STRUCTURE / АТЛАС / ATLAS / ЛОКАЛІЗАЦІЯ / LOCALIZATION / ДЕФЕКТ / DEFECT / КОЛІР / COLOR / КОНТРАСТ / CONTRAST / класифікатори / CLASSIFIER

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити