本發(fā)明涉及電數(shù)字數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)保涂料檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、環(huán)保涂料中的高性能防水涂料憑借耐水性能優(yōu)秀、透氣性能良好的特點，在建筑外墻、屋頂防水、地下室及地下結(jié)構(gòu)、橋梁和隧道領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。環(huán)保涂料的高性能防水涂料作為一種應(yīng)用范圍廣、性能卓越的環(huán)保涂料，因環(huán)保涂料工作環(huán)境的復雜性和自身材料的特殊性，無論發(fā)生任何意外情況，都會造成重大的損失。

2、從環(huán)保涂料的檢測方法來看，如今的環(huán)保涂料的高性能防水涂料的涂料檢測方法通常是基于實驗室環(huán)境下的定量模擬，實驗室下的環(huán)境模擬盡管加速檢測速度，但缺少針對所有的環(huán)境情況進行模擬驗證，尤其針對頻繁凍融區(qū)域下下的環(huán)保涂料檢測方法。在戶外實際應(yīng)用場景下的檢測，通常基于人工目視或手動敲擊的方法檢測涂料的性能，在特殊工況下需要專業(yè)人員攜帶專業(yè)設(shè)備，對涂料的檢測造成很大不便。在智能化高速發(fā)展的時代背景下，環(huán)保涂料的檢測逐漸向復雜化、智能化方向發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服頻繁凍融區(qū)域環(huán)保涂料檢測對設(shè)備依賴性大、對人工經(jīng)驗要求高的缺點，本發(fā)明提供了一種環(huán)保涂料檢測方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的技術(shù)實施方案是：一種環(huán)保涂料檢測方法，包括以下步驟：

3、s1：獲取環(huán)保涂料圖像以及掃描圖像；

4、s2：根據(jù)環(huán)保涂料圖像獲取環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域；

5、s3：根據(jù)環(huán)保涂料掃描圖像獲取環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域三維信息；

6、s4：根據(jù)環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域以及水珠、氣泡區(qū)域三維信息獲取光照補充信息；

7、s5：根據(jù)光照補充信息獲取環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域光照強度信息；

8、s6：根據(jù)水珠、氣泡光照強度信息獲取環(huán)保涂料檢測信息；

9、s7：根據(jù)環(huán)保涂料檢測信息實現(xiàn)環(huán)保涂料檢測。

10、優(yōu)選地，所述根據(jù)環(huán)保涂料圖像獲取環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域，包括：在光線良好狀況下使用相機獲取環(huán)保涂料中的水珠、氣泡位置并計算水珠、氣泡的面積、體積；具體為：使用高分辨率相機在良好光照條件下拍攝涂料表面照片，確保水珠和氣泡的輪廓清晰可見；使用圖像去噪、增強對比度和亮度調(diào)整，以及使用直方圖均衡化技術(shù)改善圖像質(zhì)量；應(yīng)用邊緣檢測算法識別水珠和氣泡的輪廓，使用圖像分割技術(shù)中的分水嶺算法精確分割出每個獨立的水珠或氣泡；對于已分割出的每個水珠或氣泡區(qū)域，直接計算每個水珠或氣泡區(qū)域像素數(shù)量，然后根據(jù)圖像的分辨率轉(zhuǎn)換為實際面積，水珠或氣泡面積計算公式為：面積=(像素數(shù))×(單位像素面積)；氣泡體積計算公式為:，其中，為半徑。

11、優(yōu)選地，所述根據(jù)環(huán)保涂料掃描圖像獲取環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域三維信息，包括：若光線狀況較差則使用激光探測儀對環(huán)保涂料進行掃描，并利用攝像頭對掃描情況進行分析，獲取環(huán)保涂料中的水珠、氣泡的位置并計算水珠、氣泡的面積、體積、高度；具體為：利用激光源產(chǎn)生一條或多條激光線或點，照射在環(huán)保涂料上，用攝像頭捕獲激光在物體表面形成的投影圖像；確定基線并確保激光和攝像頭之間的相對位置固定，基線為激光源和攝像頭之間的距離，獲取攝像頭的焦距、主點位置信息；將激光投射在環(huán)保涂料表面并利用攝像頭捕獲激光斑點在物體表面形成的圖案，以及水珠和氣泡的變形情況；對圖像進行處理并計算氣泡的面積、體積、高度，其中，面積計算公式為：，體積計算公式為：，其中，為半徑，高度計算公式為：，其中，為攝像頭捕獲圖像中激光斑點的橫向像素位置，為攝像頭的焦距，為激光源與攝像頭之間的夾角。

12、優(yōu)選地，所述根據(jù)環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域以及水珠、氣泡區(qū)域三維信息獲取光照補充信息，包括：根據(jù)環(huán)保涂料中的水珠、氣泡區(qū)域三維信息，結(jié)合頻繁凍融區(qū)域自然光照信息，確定環(huán)保涂料中的水珠、氣泡在頻繁凍融區(qū)域自然光照條件下的水珠、氣泡光照散射效果；若在頻繁凍融區(qū)域自然光照條件下環(huán)保涂料中的水珠、氣泡光照散射效果良好，則不再補充人造光；否則在頻繁凍融區(qū)域自然光照條件較差情況下補充人造光；具體為：收集區(qū)域內(nèi)的歷史氣象數(shù)據(jù)，記錄環(huán)保涂料表面水珠和氣泡的形態(tài)、分布、密度變化信息，確定環(huán)保涂料表面最佳的光照散射效果所需的光照強度和分布特性；運用光線追蹤算法模擬自然光和人造光元在涂料表面的散射、反射和投射過程；整合環(huán)境數(shù)據(jù)、表面狀態(tài)和光照需求，構(gòu)建特征集，利用隨機森林模型預測不同天氣條件下的光照散射效果，并通過歷史數(shù)據(jù)驗證模型預測準確性；

13、其中，利用光照補償算法根據(jù)當前自然光照條件和預測的光照散射效果，自動調(diào)整人造光源的強度、角度和色溫，以補充不足的自然光，保證整體光照均勻且滿足散射要求。

14、優(yōu)選地，所述根據(jù)光照補充信息獲取環(huán)保涂料水珠、氣泡區(qū)域光照強度信息，包括：將環(huán)保涂料區(qū)域劃分為n個區(qū)域，計算每個區(qū)域中的由環(huán)保涂料中的水珠、氣泡由自然光所散射出的七種色彩的光照強度；并根據(jù)光照強度的分布情況計算環(huán)保涂料顏色之間的相互作用與特定色彩的組合效果，若環(huán)保涂料檢測合格，則根據(jù)顏色之間的相互作用與特定色彩的組合效果選擇特定涂刷方式或顏料比例；具體為：將n個區(qū)域劃分為7個顏色通道，計算每個區(qū)域中七種顏色通道的相對強度，然后進行歸一化處理，設(shè)c={r，o，y，g，b，i，v}，表示七種色彩集合，對任一個區(qū)域i（i?=1，2，3，…，n），n為區(qū)域總數(shù)，每種顏色的相對強度用表示，，滿足，即區(qū)域內(nèi)所有顏色頻率之和為1，保證歸一化，計算區(qū)域內(nèi)的色彩綜合指標，計算公式為：，其中，為權(quán)重，反映重要性，根據(jù)實際需求測定，同時考慮顏色之間的相互作用與特定色彩組合效果，計算公式為：，是顏色對，的組合權(quán)重，表示兩種顏色。

15、優(yōu)選地，所述根據(jù)水珠、氣泡光照強度信息獲取環(huán)保涂料檢測信息，包括：根據(jù)環(huán)保涂料在頻繁凍融區(qū)域所出現(xiàn)的水珠、氣泡的存在/消失時間、三維信息、光照強度信息，結(jié)合環(huán)保涂料出現(xiàn)微裂縫、霉斑、褪色信息，運用模型對環(huán)保涂料在頻繁凍融區(qū)域所出現(xiàn)的水珠、氣泡的存在/消失時間、三維信息、光照強度信息和環(huán)保涂料出現(xiàn)微裂縫、霉斑、褪色信息進行分析，獲取環(huán)保涂料在頻繁凍融區(qū)域的檢測信息；具體為：收集大量包含涂料微裂縫、霉斑、褪色、氣泡和水珠散射特征的高質(zhì)量圖像并標注出每個圖像中的缺陷的具體位置和類型，對圖像進行歸一化處理；選擇cnn模型，利用cnn的卷積層自動提取圖像中的邊緣、紋理、顏色分布特征，使用標注好的數(shù)據(jù)集訓練模型，通過反向傳播和梯度下降方法調(diào)整權(quán)重，使模型學會識別不同的缺陷類型；使用驗證集對模型進行調(diào)優(yōu)，并利用網(wǎng)格搜索確定最佳超參數(shù)組合；在未見過的測試集上利用f1分數(shù)評估模型性能，同時構(gòu)建顏色變化樹與顏色網(wǎng)絡(luò)圖，f1公式為：。

16、優(yōu)選地，所述構(gòu)建顏色變化樹，包括：構(gòu)建顏色變化二叉樹，對同一批次環(huán)保涂料在不同時間點的環(huán)保涂料在頻繁凍融區(qū)域的水珠、氣泡所反映的七種色彩強度測量結(jié)果進行可視化展示；具體為：根結(jié)點表示初始顏色測量，子節(jié)點表示隨時間變化的后續(xù)顏色測量，邊表示顏色變化的量，用色差度量，用樹型結(jié)構(gòu)可視化涂料顏色隨時間變化的趨勢，一個子結(jié)點表示顏色變得更淺，另一個子節(jié)點表示顏色變得更深，每一個顏色變化通過計算色差來量化并存儲在對應(yīng)的邊中；

17、色差計算公式為：，其中，：表示兩個顏色在亮度（l*）上的差異；：表示兩個顏色在彩度（c*）上的差異，彩度反映了顏色的純度或飽和度；：表示兩個顏色在色調(diào)角（h*）上的差異，即顏色的色相變化；，，：為經(jīng)驗常數(shù)，用于調(diào)整亮度、彩度、色調(diào)對總色差的貢獻度；，，：為基于亮度和彩度的加權(quán)因子；：是一個與色調(diào)角和彩度差相關(guān)的旋轉(zhuǎn)項。

18、優(yōu)選地，所述構(gòu)建顏色網(wǎng)絡(luò)圖，包括：根據(jù)不同樣本在不同時間點的頻繁凍融區(qū)域中的環(huán)保涂料的水珠、氣泡所散射的七種色彩強度顏色的測量結(jié)果與顏色相似度，構(gòu)建顏色網(wǎng)絡(luò)圖；具體為：節(jié)點表示不同樣本在不同時間點的顏色測量，邊表示連接具有相似顏色特征的節(jié)點，邊得權(quán)重表示兩節(jié)點之間的顏色相似度，使用k近鄰算法構(gòu)建圖，圖中每個節(jié)點與距離最近的k個節(jié)點相連，邊的權(quán)重是色差的倒數(shù)，權(quán)重越高，顏色越相似，對多個樣本在不同的時間進行顏色測量，為每個樣本構(gòu)建一個顏色網(wǎng)絡(luò)圖，比較不同的樣本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，尋找共同模式或異常模式。

19、優(yōu)選地，所述顏色網(wǎng)絡(luò)圖，包括：構(gòu)建圖，對每個樣本，將每次測量作為節(jié)點，使用色差計算節(jié)點之間相似度，構(gòu)建加權(quán)邊；分析圖，使用社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法識別具有相似顏色變化趨勢的樣本群組；異常檢測，通過圖結(jié)構(gòu)的連通性和密度分析，找出顏色變化異常樣本。

20、一種環(huán)保涂料檢測系統(tǒng)，包括有：

21、環(huán)保涂料圖像獲取模塊：用于采集攝像頭拍攝的環(huán)保涂料的圖像；

22、環(huán)保涂料掃描圖像獲取模塊：用于采集激光探測儀所探測到的環(huán)保涂料掃描圖像；

23、氣泡、水珠面積計算模塊：用于對環(huán)保涂料的氣泡、水珠的面積進行計算；

24、氣泡、水珠體積計算模塊：用于對環(huán)保涂料的氣泡、水珠的體積進行計算；

25、氣泡、水珠高度計算模塊：用于對環(huán)保涂料的氣泡、水珠的高度進行計算；

26、隨機森林模型構(gòu)建模塊：用于預測不同天氣條件下的光照散射效果；

27、cnn模型構(gòu)建模塊：用于獲取環(huán)保涂料檢測信息；

28、顏色變化樹構(gòu)建模塊：用于根據(jù)樹型結(jié)構(gòu)可視化涂料顏色隨時間變化的趨勢；

29、顏色網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建模塊：用于圖結(jié)構(gòu)的連通性和密度分析，找出顏色變化異常樣本。

30、有益效果：本發(fā)明通過從頻繁凍融區(qū)域的實際自然條件出發(fā)，首先在頻繁凍融區(qū)域光線情況良好的情況下通過攝像設(shè)備對環(huán)保涂料的表面出現(xiàn)的水珠、氣泡進行拍攝并計算水珠、氣泡的面積、體積；在頻繁凍融區(qū)域光線較差的情況下，使用激光設(shè)備對涂料進行掃描，并利用攝像設(shè)備對掃描圖像進行分析并計算氣泡、水珠的面積、體積、高度；考慮頻繁凍融區(qū)域光線情況較差時，通過人工光源對涂料進行光照補充；通過分析光線經(jīng)過氣泡、水珠經(jīng)過散射后形成的光的七原色原理，將涂料區(qū)域劃分為n各區(qū)域，計算每個區(qū)域中出現(xiàn)的氣泡、水珠經(jīng)過光線散射后出現(xiàn)的七原色的光線強度，通過對光照強度進行分析進而得到環(huán)保涂料檢測結(jié)果；利用顏色二叉樹將每批樣本的顏色變化趨勢進行可視化展示；利用顏色網(wǎng)絡(luò)圖找出異常樣本集合；通過運用多個算法，提高了對涂料性能檢測的準確性與效率。