本发明涉及图像识别的领域，尤其涉及一种基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统及方法。
背景技术：
1、混凝土作为常用的建筑材料，经水泥等胶凝材料水化反应后硬化成型。煤矸石是一种多孔材料，掺入煤矸石的混凝土内部水化反应程度和速率与煤矸石内部自由水的释放快慢相关；通常而言，当煤矸石内部的水分释放速度越快，混凝土水化反应速率越快。因煤矸石具有较好的水分缓释效果，在混凝土中掺入煤矸石能有效控制水化速率及其释放的热量，进而达到减小混凝土收缩变形和收缩开裂的目的和效果。但是，煤矸石自身的强度较低，混凝土中掺入煤矸石越多，硬化后混凝土的抗压强度越低；且煤矸石分布不均将导致混凝土抗压强度离散性较大。可见，煤矸石粒径大小及分布状态同样影响混凝土的抗压强度，为此有必要对混凝土内部的煤矸石粒径大小及分布状态进行准确可靠的识别评判，以便准确评估和预测混凝土的抗压强度。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统及方法，其采集和分析混凝土在水化反应过程中的热红外动态影像，得到水化反应的热量发散特征信息，以此确定混凝土内部的自由水缓释状态程度信息；还基于自由水缓释状态程度信息，确定混凝土内部的煤矸石分布状态信息，以此识别定位混凝土内部的煤矸石分布异常区域，便于后续对煤矸石分布异常区域进行定向超声检测；通过分析相应的超声波谱图像，得到硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息，以此判断硬化后的混凝土是否满足预设密实度状态条件，这样通过混凝土内部的煤矸石粒径分布状态进行定量识别，从而对混凝土的抗压强度或力学性能进行准确可靠的识别评判。
2、本发明是通过以下技术方案实现：
3、一种基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统，包括：
4、红外影像采集与分析模块，用于采集混凝土在水化反应过程中的热红外动态影像，对所述热红外动态影像进行分析，得到所述混凝土在水化反应过程中的热量发散特征信息；
5、水分缓释状态识别模块，用于基于所述热量发散特征信息，确定所述混凝土内部的自由水缓释状态程度信息；
6、煤矸石分布标定模块，用于基于所述自由水缓释状态程度信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布状态信息；基于所述煤矸石分布状态信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布异常区域，并对所述煤矸石分布异常区域进行位置标识；
7、超声探测模块，用于基于所述煤矸石分布异常区域的位置标识数据，对硬化后的混凝土进行超声探测，得到所述硬化后的混凝土内部的超声波谱图像；
8、超声波谱图像分析模块，用于对所述超声波谱图像进行分析，得到所述硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息；
9、混凝土密实状态识别模块，用于基于所述煤矸石粒径分布信息，判断所述硬化后的混凝土是否满足预设密实度状态条件。
10、可选地，所述红外影像采集与分析模块用于采集混凝土在水化反应过程中热红外动态影像，对所述热红外动态影像进行分析，得到所述混凝土在水化反应过程中的热量发散特征信息，包括：
11、对处于水化反应过程的混凝土进行全景热红外动态拍摄，得到所述混凝土整体的热红外动态影像；对所述热红外动态影像进行分帧处理，得到若干热红外影像画面帧；对所有热红外影像画面帧分别进行热量传输识别，确定所有热红外影像画面帧各自的热量发散传输路径及其热量发散传输速率；
12、所述水分缓释状态识别模块用于基于所述热量发散特征信息，确定所述混凝土内部的自由水缓释状态程度信息，包括：
13、基于所述热量发散传输路径及其热量发散传输速率，评估所述混凝土内部所有区域各自的自由水释放速率信息。
14、可选地，所述煤矸石分布标定模块用于基于所述自由水缓释状态程度信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布状态信息；基于所述煤矸石分布状态信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布异常区域，并对所述煤矸石分布异常区域进行位置标识，包括：
15、将所述混凝土内部所有区域各自的自由水释放速率信息与单位煤矸石的自由水释放速率信息进行对比，确定所述混凝土内部所有区域各自的煤矸石分布密度值；将所述煤矸石分布密度值与预设分布密度阈值进行对比，若所述煤矸石分布密度值大于或等于预设分布密度阈值，则将对应区域确定为煤矸石分布异常区域；否则，不将对应区域确定为煤矸石分布异常区域；基于所有煤矸石分布异常区域各自的边界位置，对所有煤矸石分布异常区域进行位置识别，得到所述煤矸石分布异常区域各自在所述混凝土内部的位置信息。
16、可选地，所述超声探测模块用于基于所述煤矸石分布异常区域的位置标识数据，对硬化后的混凝土进行超声探测，得到所述硬化后的混凝土内部的超声波谱图像，包括：
17、基于所述煤矸石分布异常区域在所述混凝土内部的位置信息，对硬化后的混凝土进行定向超声探测，得到所述煤矸石分布异常区域的超声透射波谱强度图像；
18、所述超声波谱图像分析模块用于对所述超声波谱图像进行分析，得到所述硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息，包括：
19、对所述超声透射波谱强度图像进行分析，得到所述煤矸石分布异常区域内部的煤矸石粒径分布信息；其中，所述煤矸石粒径分布信息是指所述煤矸石分布异常区域内部不同位置存在的煤矸石粒径状态信息；
20、所述混凝土密实状态识别模块用于基于所述煤矸石粒径分布信息，判断所述硬化后的混凝土是否满足预设密实度状态条件，包括：
21、基于所述煤矸石粒径分布信息，得到所述煤矸石分布异常区域的煤矸石含量占比值；将所述煤矸石含量占比值小于或等于预设占比阈值，则判断所述硬化后的混凝土满足预设密实度状态条件；否则，判断所述硬化后的混凝土不满足预设密实度状态条件。
22、一种基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别方法，包括：
23、采集混凝土在水化反应过程中的热红外动态影像，对所述热红外动态影像进行分析，得到所述混凝土在水化反应过程中的热量发散特征信息；基于所述热量发散特征信息，确定所述混凝土内部的自由水缓释状态程度信息；
24、基于所述自由水缓释状态程度信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布状态信息；基于所述煤矸石分布状态信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布异常区域，并对所述煤矸石分布异常区域进行位置标识；
25、基于所述煤矸石分布异常区域的位置标识数据，对硬化后的混凝土进行超声探测，得到所述硬化后的混凝土内部的超声波谱图像；对所述超声波谱图像进行分析，得到所述硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息；再基于所述煤矸石粒径分布信息，判断所述硬化后的混凝土是否满足预设密实度状态条件。
26、可选地，采集混凝土在水化反应过程中的热红外动态影像，对所述热红外动态影像进行分析，得到所述混凝土在水化反应过程中的热量发散特征信息；基于所述热量发散特征信息，确定所述混凝土内部的自由水缓释状态程度信息，包括：
27、对处于水化反应过程的混凝土进行全景热红外动态拍摄，得到所述混凝土整体的热红外动态影像；对所述热红外动态影像进行分帧处理，得到若干热红外影像画面帧；对所有热红外影像画面帧分别进行热量传输识别，确定所有热红外影像画面帧各自的热量发散传输路径及其热量发散传输速率；
28、基于所述热量发散传输路径及其热量发散传输速率，评估所述混凝土内部所有区域各自的自由水释放速率信息。
29、可选地，基于所述自由水缓释状态程度信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布状态信息；基于所述煤矸石分布状态信息，确定所述混凝土内部的煤矸石分布异常区域，并对所述煤矸石分布异常区域进行位置标识，包括：
30、将所述混凝土内部所有区域各自的自由水释放速率信息与单位煤矸石的自由水释放速率信息进行对比，确定所述混凝土内部所有区域各自的煤矸石分布密度值；将所述煤矸石分布密度值与预设分布密度阈值进行对比，若所述煤矸石分布密度值大于或等于预设分布密度阈值，则将对应区域确定为煤矸石分布异常区域；否则，不将对应区域确定为煤矸石分布异常区域；基于所有煤矸石分布异常区域各自的边界位置，对所有煤矸石分布异常区域进行位置识别，得到所述煤矸石分布异常区域各自在所述混凝土内部的位置信息。
31、可选地，对所述超声波谱图像进行分析，得到所述硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息后，还包括将所述煤矸石粒径分布信息以矩阵形式进行表征，其具体过程为：
32、步骤s1，根据所述硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息形成与所述超声波谱图像矩阵同样大小的煤矸石粒径分布矩阵，所述煤矸石粒径分布矩阵中处于煤矸石粒径分布位置的元素值为1，不处于煤矸石粒径分布位置的元素值为0，并利用下面公式（1），根据所述煤矸石粒径分布矩阵，得到所述煤矸石粒径分布的行列向量，
33、 （1），
34、在上述公式（1）中，表示所述煤矸石粒径分布的行向量中第行的元素值；表示所述煤矸石粒径分布的列向量中第行的元素值；表示所述煤矸石粒径分布矩阵中第行第列位置的元素值；表示所述煤矸石粒径分布矩阵中第行第列位置的元素值；表示所述煤矸石粒径分布矩阵中的总列数；表示所述煤矸石粒径分布矩阵中的总行数；
35、步骤s2，利用下面公式（2），根据所述煤矸石粒径分布矩阵，得到直观观察煤矸石粒径的分布矩阵，
36、 （2），
37、在上述公式（2）中，表示直观观察煤矸石粒径的分布矩阵中第行第列位置的元素值；表示所述煤矸石粒径分布矩阵中第行第列位置的元素值；
38、步骤s3，利用下面公式（3），根据直观观察煤矸石粒径的分布矩阵以及所述煤矸石粒径分布的行列向量，生成综合观察煤矸石粒径的分布矩阵，
39、 （3），
40、在上述公式（3），表示所述综合观察煤矸石粒径的分布矩阵中第行第列位置的元素值；表示直观观察煤矸石粒径的分布矩阵中第行第列位置的元素值；表示所述煤矸石粒径分布的列向量中第行的元素值；表示所述煤矸石粒径分布的行向量中第行的元素值。
41、可选地，基于所述煤矸石分布异常区域的位置标识数据，对硬化后的混凝土进行超声探测，得到所述硬化后的混凝土内部的超声波谱图像；对所述超声波谱图像进行分析，得到所述硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息；再基于所述煤矸石粒径分布信息，判断所述硬化后的混凝土是否满足预设密实度状态条件，包括：
42、基于所述煤矸石分布异常区域在所述混凝土内部的位置信息，对硬化后的混凝土进行定向超声探测，得到所述煤矸石分布异常区域的超声透射波谱强度图像；对所述超声透射波谱强度图像进行分析，得到所述煤矸石分布异常区域内部的煤矸石粒径分布信息；其中，所述煤矸石粒径分布信息是指所述煤矸石分布异常区域内部不同位置存在的煤矸石粒径状态信息；
43、基于所述煤矸石粒径分布信息，得到所述煤矸石分布异常区域的煤矸石含量占比值；将所述煤矸石含量占比值小于或等于预设占比阈值，则判断所述硬化后的混凝土满足预设密实度状态条件；否则，判断所述硬化后的混凝土不满足预设密实度状态条件。
44、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
45、本技术提供的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统及方法采集和分析混凝土在水化反应过程中的热红外动态影像，得到水化反应的热量发散特征信息，以此确定混凝土内部的自由水缓释状态程度信息；还基于自由水缓释状态程度信息，确定混凝土内部的煤矸石分布状态信息，以此识别定位混凝土内部的煤矸石分布异常区域，便于后续对煤矸石分布异常区域进行定向超声检测；通过分析相应的超声波谱图像，得到硬化后的混凝土内部的煤矸石粒径分布信息，以此判断硬化后的混凝土是否满足预设密实度状态条件，这样通过混凝土内部的煤矸石粒径分布状态进行定量识别，从而对混凝土的抗压强度或力学性能进行准确可靠的识别评判。
1.一种基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统，其特征在于：
3.如权利要求2所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别系统，其特征在于：
5.一种基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别方法，其特征在于：
8.如权利要求7所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别方法，其特征在于：
9.如权利要求7所述的基于图像识别的煤矸石粒径分布智能识别方法，其特征在于：
