(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu đánh giá kích thước hình học vết nứt trên cấu kiện bê tông cốt thép bằng phương pháp xử lý ảnh

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác TP HCM, tháng 10 năm 2017 NGUYỄN HOÀNG VŨ ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, thực hoàn thành luận văn này, em nhận đƣợc hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị, em bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Thầy TS Lê Anh Thắng, ngƣời thầy kính mến hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Thầy ngƣời định hƣớng, góp ý nhƣ dạy phƣơng pháp làm việc, giúp em hồn thành luận văn cách tốt Các quý thầy cô khoa Xây dựng, trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh tận tình dạy truyền đạt kiến thức giúp em đạt đƣợc kết nhƣ ngày hôm Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn bố mẹ gia đình ln hỗ trợ, động viên mặt vật chất tinh thần, giúp em hoàn thành tốt đƣợc luận văn Mặc dù cố gắng q trình thực hiện, nhƣng luận khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc góp ý kiến q Thầy bạn bè TP HCM, tháng 10 năm 2017 NGUYỄN HOÀNG VŨ iii TĨM TẮT LUẬN VĂN Nứt bê tơng tƣợng phổ biến, diện tất loại cấu kiện bê tơng Việc xác định kích thƣớc, theo dõi số lƣợng mức độ nghiêm trọng vết nứt quan trọng Các vết nứt bê tơng ảnh hƣởng đến an tồn kết cấu, gây tƣợng xâm thực ăn mòn, làm giảm độ bền lâu kết cấu, cần thiết phải xử lý hay gia cƣờng để tránh xảy cố nhƣ cơng sử dụng cơng trình Hiện Việt Nam việc đánh giá vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, trực quan cảm tính ngƣời khảo sát Phải kiểm tra thực tế xác định hƣ hỏng cao vài chục mét nên nguy hiểm, tốn nhiều cơng sức Vì áp dụng cơng nghệ xử lý hình ảnh vào cơng tác quản lý vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép hƣớng nghiên cứu khả thi điều kiện Việt Nam Hình ảnh sau thu thập máy ảnh đƣợc đƣa vào máy tính xử lý xuất cụ thể kết kích thƣớc vết nứt cấu kiên bê tông cốt thép (bao gồm chiều dài, chiều rộng) iv ABSTRACT Concrete cracking is a common problem in construction technique It have bad effect to safety of the structure of construction, so that we need to monitor the growing up of crack In most of construction in Viet Nam, the engineer still measure the crack manually This method is too dangerous and get high cost when the cracks appear in hard to reach areas This thesis forcus on the algorithm to make the classfication and measurement the size of concrete cracks easier The proposed algorithm based on the image-processing algorithms, so that the widh and length of crack will be measure by its image v MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………….iii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv ABSTRACT… v MỤC LỤC… vi DANH SÁCH CÁC BẢNG ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung đề tài 1.2 Sự cần thiết đề tài nguyên cứu 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài 1.3.1 Nghiên cứu giới 1.3.2 Nghiên cứu nƣớc 12 1.3.3 Nhận xét chung tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 13 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 13 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 13 1.5.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 13 1.5.2 Giới hạn đề tài 14 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 CHƢƠNG CƠ SỞ NGHIÊN CỨU 15 2.1 Giới thiệu ảnh số 15 vi 2.1.1 Ảnh màu 17 2.1.2 Ảnh xám 17 2.1.3 Ảnh nhị nhân 19 2.2 Nhị phân hóa 19 2.2.1 Phân ngƣỡng nhị phân 19 2.2.2 Thuật toán phân ngƣỡng Otsu 20 2.2.3 Phƣơng pháp khử nhiễu dựa k-Nearest Neighbors 21 2.3 Nhận dạng vết nứt 23 2.3.1 Trình bày tóm tắt phân lớp liệu 23 2.3.2 Tổng quan mạng neural nhân tạo 25 CHƢƠNG XỮ LÝ ẢNH NỨT TRÊN BỀ MẶT BÊ TÔNG 31 3.1 Calibration 32 3.2 Nhị phân hóa ảnh nứt 33 3.3 Khử nhiễu 35 3.4 Phân loại vết nứt 37 3.5 Đo đạc vết nứt 38 3.5.1 Đo chiều dài vết nứt 39 3.5.2 Đo chiều rộng vết nứt 41 CHƢƠNG THU THẬP DỮ LIỆU, ĐO ĐẠC VÀ ĐÁNH GIÁ 43 4.1 Thu thập liệu đo đạc: 43 4.2 Thu thập liệu: 44 4.3 Đo đạc vết nứt thực nghiệm 44 4.3.1 Đo bề rộng vết nứt 45 4.3.2 Đo chiều dài vết nứt 45 4.4 Đánh giá sai số đo 46 vii CHƢƠNG KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 49 5.1 Kết luận 49 5.2 Kiến nghị hƣớng phát triển đề tài 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC I: CHƢƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG 54 PHỤ LỤC II: MÃ NGUỒN CỦA CHƢƠNG TRÌNH 57 PHỤ LỤC III: TẬP ẢNH THỬ NGHIỆM 66 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1: Số liệu đánh giá kết đo 47 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Nứt Sàn Trung tâm văn hóa thể thao xã Hịa Liên Đà Nẵng Hình 1.2: Nứt dầm nhà cao tầng Khách sạn Bạch Đằng Đà Nẵng Hình 1.3: Nứt trụ Trung tâm văn hóa thể thao xã Hịa Liên Hình 1.4: Hình ảnh máy bay không ngƣời lái trang bị Camera Hình 1.5: Hình ảnh máy bay khơng ngƣời lái trang bị Camera Hình 2.1: Quá trình lấy mẫu 15 Hình 2.2: Lƣợng tử hai bit 16 Hình 2.3: Lƣợng tử bit 16 Hình 2.4: Hệ màu RGB 17 Hình 2.5: Ảnh xám 18 Hinh 2.6: Đồ thị mức xám vết nứt 18 Hình 2.7: Ảnh nhị phân biểu diễn dƣới dạng số 19 Hình 2.8: Hình ảnh phân ngƣỡng 20 Hình 2.9: Thuật toán k-nearest neighbours 22 Hình 2.10: Ảnh vết nứt sau đƣợc nhị phân hóa 22 Hình 2.11: Khử nhiễu 23 Hình 2.12: Hình ảnh vết nứt sau đƣợc khử nhiễu 23 Hình 2.13: Ví dụ xây dựng mơ hình [24] 24 Hình 2.14: Sử dụng mơ hình [24] 25 Hình 2.15: Neural sinh học [25] 26 Hình 2.16: Mơ hình tốn học neural [25] 27 Hình 2.17: Mơ hình mạng neural lớp [25] 28 Hình 2.18: Kiến trúc mạng neural nhiều lớp [25] 29 x Hình 3.1: Sơ đồ giải thuật xử lý ảnh nứt 31 Hình 3.2: Vật chuẩn 32 Hình 3.3: Nhị phân hóa vết nứt 33 Hình 3.4: Q trình chuyển đơi từ ảnh màu sang ảnh nhị phân 34 Hình 3.5: Quá trình khử nhiễu 35 Hình 3.6: Ảnh nhị phân trƣớc sau áp dụng kNN - filter 36 Hình 3.7: Ví dụ vùng liên thông 36 Hình 3.8: Kết khử nhiễu dựa diện tích (giá trị ngƣỡng 200 pixel) 37 Hình 3.9: Kiến trúc mạng neural 37 Hình 3.10: Kết dự đốn với ảnh khơng nứt 38 Hình 3.11: Ảnh nhị phân vùng vết nứt 39 Hình 3.12: Đƣờng khung vết nứt 39 Hình 3.13: Đƣờng nhánh giả 40 Hình 3.14: Điểm Brand Point điểm End Point 40 Hình 3.15: Lọc nhiễu đƣờng khung 40 Hình 3.16: Lƣu đồ giải thuật tính chiều rộng vết nứt 41 Hình 3.17: Xác định chiều rộng vết nứt 42 Hình 4.1: Vật chuẩn 43 Hình 4.2: Đo bề rộng vết nứt 45 Hình 4.3: Đo chiều dài vết nứt 45 Hình 4.4: Ví dụ vết nứt đƣợc vẽ CAD 46 Hình 4.5: Ví dụ ảnh vết nứt chụp trƣờng 46 Hình 4.6: Nguyên nhân sai số lớn mẫu cad_03 47 xi end wid(i) = median(do(do>0)); len(i) = sum(ske_img(:)); area(i)= sum(subimage(:)); end [~,idx] = max(area); total_wid = mean(wid(idx)); total_len= 0; for i=1:length(len) if(~isnan(wid(i))) err = 100*abs(mean(wid(i)) - total_wid)/total_wid; if(err < 5) total_len = total_len + len(i); end end end crk_len = total_len/scale; crk_wid = total_wid/scale; 65 PHỤ LỤC III: TẬP ẢNH THỬ NGHIỆM Ảnh cad_01.jpg Ảnh cad_02.jpg Ảnh cad_03.jpg 66 Ảnh cad_04.jpg Ảnh cad_05.jpg Ảnh test_01.jpg 67 Ảnh test_02.jpg Ảnh test 03.jpg Ảnh test 04.jpg 68 Ảnh test_05.jpg Ảnh test_07.jpg Ảnh test_08.jpg 69 Ảnh test_09.jpg 70 71 72 73 74 75 76 77 78 S K L 0 ... nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu xác định kích thƣớc hình học vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép phƣơng pháp xử lý ảnh Với mục đích tiến hành nghiên cứu vết nứt bê tông, cách thức... cứu Phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc thực đề tài phƣơng pháp nghiên cứu xác định kích thƣớc hình học vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép phƣơng pháp xử lý hình ảnh Hình ảnh sau thu thập máy ảnh đƣợc đƣa... vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép phƣơng pháp xử lý hình ảnh để tăng hiệu việc kiểm tra, tra đánh giá xử lý hƣ hỏng cấu kiện bê tơng cốt thép q trình khai thác Việt Nam ứng dụng thực tế cấu kiện