Farklı beton sınıflarının görüntü işleme yöntemi ile mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of mechanical properties of different concrete classes with image processing method
Yazar: BEKİR ÇOMAK
Danışman: PROF. DR. CELALETTİN BAŞYİĞİT
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton = Concrete ; Beton basınç dayanımı = Concrete compressive strength ; Görüntü işleme yöntemleri = Image processing methods

Özet:
Son yıllarda bilgisayar teknolojindeki gelişmelere paralel olarak görüntü alma teknolojisinin gelişmesi, görüntü işleme metotlarının ölçüm ve gözlem yöntemi olarak çeşitli disiplinlerde kullanımını artırmıştır. Görüntü işleme tekniklerinin kullanım alanlarının artmasının doğal sonucu olarak, görüntü işleme teknikleri yoğun olarak araştırılmış ve endüstriyel anlamda kendine birçok uygulama alanı bulmuştur. Görüntü işleme yöntemleri kullanılarak görüntünün sayısallaştırılması ve görüntülerin işlenebilmesi hatasız olarak yapılabilmektedir.Bu çalışmada, farklı beton numunelerinin kesit görüntülerinden, görüntü işleme tekniği kullanılarak beton basınç dayanımları tahmin edilmeye çalışılmıştır. Bilindiği gibi, karışım içerisindeki bağlayıcı malzeme miktarı ile beton basınç dayanımı arasında bir ilişki vardır, bununla birlikte çimento miktarının artması sonucunda beton görüntülerindeki renk değerlerinin değişmesi beklenmektedir. Bu savdan yola çıkarak 7 farklı S/Ç oranına sahip hazırlanan beton numuneler üzerinde sertleşmiş beton deneyleri yapılmış ve benzer karışıma sahip beton numuneler üzerinde görüntü işleme yöntemi kullanılmıştır. Görüntü işleme yöntemi kullanarak elde edilen sonuçlar ile beton basınç dayanımları arasındaki ilişkiler irdelenmiştir. Elde edilen ilişkilere göre C# programlama dilinde bir yazılım geliştirilmiştir. Böylece, tahribatlı ve tahribatsız deney yöntemlerine yardımcı bir yöntem olarak görüntü işlemenin kullanılıp kullanılmayacağı tespit edilmeye çalışılmıştır.Sonuç olarak kullanılan görüntü işleme tekniği ile beton içerisindeki agrega ve çimento matrisi oranlarının elde edilebildiği ve bu değerler kullanılarak beton basınç dayanımlarının R²=0,980 düzeyinde yüksek bir ilişki ile tahmin edilebildiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca agrega, çimento matrisi ve hava boşluğu yüzdelerini kullanarak yapılan doğrusal olmayan regresyon analizi sonucunda R²=0,987 düzeyinde yüksek bir ilişki ile beton dayanımın tahmin edilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu değerlerin farkının çok değişmediği, yüzeye yakın bir bölümden yapıya fazla bir zarar vermeden alınacak görüntü ile de bu yöntemin kullanılabilir olduğu açıktır. Görüntü işleme yönteminin, karışım içerisinde bulunan agrega ve çimento miktarlarının belirlenmesinde tahribatlı ve tahribatsız yöntemler ile birlikte beton yaşı, saklama sıcaklığı ve bağıl nemi de göz önüne alınarak kullanılabileceği anlaşılmaktadır. Ayrıca bu çalışmada geliştirilen yazılım 8 ve 16 bitlik resimleri işleyebilmekte, bmp ve jpeg uzantılı dosyaları açabilmekte, başka bir yazılıma veya işlem basamağına ihtiyaç duymadan beton basınç dayanımı tahmin edebilmekte, gri tona çevrilmiş orijinal görüntüleri renklendirip tekrar çizebilmekte ve tüm sonuçları bir rapor dosyası halinde kullanıcıya sunabilmektedir. Raporlar istenildiği takdirde farklı formatlarda yeniden kaydedilebilmektedir.

Abstract:
In recent years, the development of imaging technology in parallel with developments in computer technology has increased the use of image processing methods as a measuring and observation techniques in various disciplines. As a natural consequence of the increase in usage area of image processing techniques (IPT), IPT have been widely investigated and found many application areas in terms of industrial manner. It can be possible to accurately digitizing and processing of the images via IPT.In this study, concrete compressive strengths were estimated using an image processing technique on the images of the cross section of concrete specimens. As it is known, there is a correlation between the binding material amount in the mixture and concrete compressive strength, and therefore, the color values in concrete images are expected to change with increasing cement amounts. Thus, hardened concrete tests were performed on the different mixtures having seven w/c ratio and IPT analysis were used on these concrete specimens. The relation between the parameters that were calculated via image processing and the compressive strengths of the concretes produced were examined. Software was developed by using C# programming language based on the obtained data. Therefore, attempts were made to understand whether or not image processing techniques can be used as an auxiliary method in destructive and non-destructive testing methods.As a result, it was seen that aggregate and cement matrix percentages in concrete can be obtained, and by using these values, concrete compressive strength values can be estimated with a high correlation (R²=0.980) by the image processing technique. In addition, it is reached that concrete strength will be predicted with a high correlation with level of R²=0,987 as a result of non-linear regression analysis by using aggregate, cement matrix and percentages of air gap. Difference of these values don?t change so much, it is clear that this method can be used with taking image a section of closer surface without damaging the structure. It is clear from that in considering concrete age, cure conditions, and relative humidity, IPT can be used for determining the aggregate and cement contents with together destructive and non-destructive test methods. The software developed in this study is able to render 8 and 16 bit images, open files of bmp and jpeg extensions, predict compressive strength of concrete without need process steps or additional software, redraw colorizing converted grayscale original images which were converted grayscale and present to users all outcomes as a report file. Reports can be re-recorded in different formats if it is required.