基于数字图像处理的岩石类材料损伤识别方法研究及应用

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随着经济的发展,损伤特征提取被广泛应用于材料损伤识别,产品质量鉴定,检测并测算产品使用寿命和性能等领域。近年来,损伤特征提取也被广泛应用于基础设施的安全评估和预测预报。由于许多工程灾害的发生都和材料损伤破裂失稳的过程有关,因此如何采取有效的研究手段与研究方法,系统地研究在其损伤破裂失稳的过程中,材料内部损伤裂纹的演变过程,从而对损伤特征进行定位分析,进一步理解材料破裂失稳机制无疑是十分有意义的工作。本文以岩石材料为研究对象,利用CT扫描仪和RFPA3D软件获取实验数据,然后利用Matlab软件通过数字图像处理技术完成对岩石图像裂纹的特征提取,定位识别,和其内部裂纹延展过程的还原,从而为进一步研究岩石类材料的破裂机制提供一套新的研究方法。首先,本文对特征提取方法的研究现状作简单介绍,并且介绍了本文所运用到数字图像处理的基本知识,如数字图像的表示,图像增强,图像滤波等等。然后,由于本文的实验数据量较大,并且实验设备本身,光线,岩石本身都会对提取的图像产生噪声干扰;因此,本文通过图像灰度化,均值滤波,中值滤波,图像增强,阈值分割,图像连接,追踪滤波等一系列改进的方法,滤除损伤特征以外的噪声,从而提取材料图像的损伤特征。之后,对提取后的裂纹特征图像利用Matlab软件进行三维重建,定位识别,动态还原等深入研究,还原材料的真实损伤过程。最后,以岩石材料为研究对象,用本文研究方法研究它在单轴压缩条件下的损伤破裂过程,最终实现岩石损伤特征的提取,定位,形态特征提取和延展过程的还原。通过Matlab编程仿真验证,损伤识别,损伤定位,形态特征提取和动态还原的效果较好,为以后材料损伤机理研究提供一套研究方法。
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