[發(fā)明專利]一種混凝土結(jié)構(gòu)裂縫智能化檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210134539.7
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN102680480A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)軍;曾艷霞;曹龍飛;董榮珍
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);高速鐵路建造技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種混凝土結(jié)構(gòu)裂縫智能化檢測方法，包括如下步驟：(a)對(duì)照相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；(b)對(duì)獲取到的圖像截取待處理區(qū)域內(nèi)的單條裂縫；(c)對(duì)單條裂縫圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)、閾值分割的二值化操作；(d)在步驟(c)得到的二值圖像對(duì)裂縫進(jìn)行連接和填充處理，提取目標(biāo)區(qū)域的輪廓，剪枝后得到裂縫區(qū)域；(e)根據(jù)(a)所得的圖像平面上單位像素的長度a得到裂縫的實(shí)際寬度值；(f)提取裂縫的骨架，對(duì)裂縫的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)進(jìn)行定位，得到裂縫的長度；根據(jù)裂縫的起始點(diǎn)位置以及由步驟(b)得到的單條裂縫圖像區(qū)域的初始邊界位置，得到此裂縫的起始點(diǎn)的位置；(g)重復(fù)(b)、(c)、(f)的操作，得到鄰近裂縫的寬度、長度、裂縫的起始點(diǎn)位置，從而計(jì)算得相鄰兩裂縫的間距。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種混凝土結(jié)構(gòu)裂縫智能化檢測方法，其特征在于采集圖像后通過圖像處理方法得到裂縫邊緣信息，從而獲得裂縫的寬度、長度和裂縫間距。

3.按照權(quán)利要求2所述的一種混凝土結(jié)構(gòu)裂縫智能化檢測方法，其特征在于通過圖像處理的方法得到裂縫邊緣信息，步驟為：

步驟1裂縫圖像采集，采用高清照相機(jī)對(duì)裂縫圖像進(jìn)行采集，首先對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得相片中單位像素寬度代表實(shí)際物體的尺寸的αmm/像素，拍攝時(shí)需保持相機(jī)軸線與被拍攝面垂直，在保證識(shí)別精度的前提下，相機(jī)與拍攝物體之間的距離在5米范圍之內(nèi)；

步驟2圖像裁剪，人機(jī)交互截取圖片內(nèi)待處理的單條裂縫，稱為目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)程序自動(dòng)記錄目標(biāo)區(qū)域左邊界的橫坐標(biāo)在整個(gè)圖像中的位置X₀；

步驟3圖像增強(qiáng)，將圖像灰值化后，采用選擇式掩模平滑和中值濾波相結(jié)合的方法去除圖像噪聲，增強(qiáng)圖像，采用閾值分割法得到二值圖像，最佳閾值在100～120之間；

步驟4裂縫連接與填充，本發(fā)明采用圖像膨脹和腐蝕相結(jié)合的方法對(duì)二值化目標(biāo)邊界點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充，連接鄰近目標(biāo)，平滑其邊界，使目標(biāo)成為一條連續(xù)不間斷的裂縫；

步驟5剪枝，提取目標(biāo)輪廓，計(jì)算每個(gè)連通區(qū)域的包含的像素?cái)?shù)，設(shè)定閾值得到只含裂縫邊緣的圖像；

步驟6裂縫信息獲取，裂縫信息的獲取包括如下內(nèi)容：

a)本發(fā)明選取裂縫特征最大寬度作為衡量裂縫的標(biāo)準(zhǔn)，選取裂縫的絕對(duì)最大寬度及其位置作為補(bǔ)充信息，設(shè)裂縫左邊界點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_m，y_m)，右邊界點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_n，y_n)，則左右邊界點(diǎn)的距離如式(h)所示，

w=α(xn-xm)2+(yn-ym)2---(h)]]>

對(duì)左邊界的任一邊界點(diǎn)，遍歷右邊界的所有點(diǎn)，根據(jù)式(h)計(jì)算w，當(dāng)w為最小值時(shí)，則w為與此左邊界點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的裂縫寬度值，其中，α為相機(jī)標(biāo)定時(shí)的換算因子，

因此，裂縫的平均裂縫寬度、絕對(duì)最大裂縫寬度的計(jì)算公式分別如式(i)、式(j)所示，

w‾=Σiwi/N---(i)]]>

其中，w為裂縫的平均寬度，w_i為第i行的裂縫寬度值，N為裂縫區(qū)域所占的行數(shù)，w_max為絕對(duì)最大裂縫寬度，

放大系數(shù)τ_s的計(jì)算公式如式(k)所示，

τ_s＝u+zσ_z????(k)

其中，z為保證率的大小，取值為0.95，其物理意義為超過這個(gè)寬度的裂縫出現(xiàn)概率不大于協(xié)議概率5％，即概率保證率為95％，u、τ_i、σ_z的計(jì)算公式分別如式(m)、(n)、(p)所示，

u=Σi=1NτiN---(m)]]>

τi=wiw‾---(n)]]>

σz=Σi=1N(u-τi)N-1---(p)]]>

則裂縫的特征最大裂縫寬度為w_Tmax為裂縫的平均寬度w乘以一個(gè)放大系數(shù)τ_s，其計(jì)算公式如式(q)所示，

wTmax=τs·w‾---(q)]]>

b)設(shè)裂縫左邊界點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_m，y_m)，右邊界點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_n，y_n)，取左右邊界點(diǎn)中點(diǎn)的連線為裂縫骨架，通過圖像掃描確定裂縫的起始點(diǎn)(X_q，Y_q)和終止點(diǎn)(X_z，Y_z)，從而確定裂縫的位置X和長度l，

裂縫的位置用橫坐標(biāo)X來表示，如(r)式所示，

X＝X_q+X₀????????????????????????????????(r)

裂縫長度為l(單位為mm)，如(s)式所示，

l=a(Xz-Xq)2+(Yz-Yq)2---(s)]]>

其中，α為相機(jī)標(biāo)定時(shí)的換算因子。

4.按照權(quán)利要求3所述一種混凝土結(jié)構(gòu)裂縫智能化檢測方法，其特征在于對(duì)已處理裂縫的鄰近裂縫依次進(jìn)行相同操作，獲取裂縫寬度、長度和位置X_l信息，從而可求得相鄰裂縫的間距Δl，

Δl＝α|X_l-X|??????????????(t)。