[發明專利]一種混凝土結構裂縫智能化檢測方法

無效

• 申請號: 201210134539.7
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102680480A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 衛軍;曾艷霞;曹龍飛;董榮珍
• 申請（專利權）人: 中南大學;高速鐵路建造技術國家工程實驗室
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種混凝土結構裂縫智能化檢測方法，具體涉及一種基于圖像處理技術的對混凝土結構裂縫進行非接觸、遠距離、自動提取裂縫特征信息的智能化檢測技術。

背景技術

混凝土抗壓強度高，而抗拉強度低，因此，裂縫是混凝土結構的“常發病”。結構的損壞乃至倒塌往往是從裂縫的開展開始的，裂縫問題最終將成為結構的安全問題。因此，需對結構出現的裂縫進行準確識別與定位，掌握裂縫特征信息，為結構的病害成因分析、健康狀況的準確評定等提供信息資料。傳統的裂縫檢測方法是目測法，人工操作多，缺乏客觀性和權威性；費時費力，誤差大，效率低。彈性波法、電磁波法以及傳感儀器檢測法等先進的無損檢測方法則存在儀器價格昂貴、測量范圍小、無法完全實現非接觸測量。而近年迅速發展基于圖像處理的攝影法，對局部區域裂縫的寬度進行獲取，信息單一。

因此，研制一種新型的應用于混凝土結構裂縫智能化檢測方法已為急需。

發明內容

本發明目的在于針對現有建筑物裂縫測量的不足，提出一種通過拍攝的高清晰混凝土結構表面裂縫圖片，運用圖像處理技術，獲取裂縫信息的新方法，具有信息詳細、省時省力、檢測方便、速度快、測量精確度高等優點。本發明采用全新思路，利用高清數碼拍攝設備和圖像處理技術，發明了一種混凝土結構裂縫非接觸、遠距離、自動提取裂縫信息并進行分析的新型的智能化技術。在保證精度的前提下，獲取裂縫寬度與長度、平均裂縫間距等信息，本發明克服傳統方法的困難，能為評價結構性提供全面有效的數據。

本發明的解決方案是在現有技術的基礎上的一種混凝土結構裂縫智能化檢測方法，包括如下步驟：(a)對照相機進行標定；(b)對獲取到的圖像截取待處理區域內的單條裂縫；(c)對單條裂縫圖像進行圖像增強、閾值分割的二值化操作；(d)在步驟(c)得到的二值圖像對裂縫進行連接和填充處理，提取目標區域的輪廓，剪枝后得到裂縫區域；(e)根據(a)所得的被拍攝圖像平面5上單位像素的長度a(mm/像)素得到裂縫的實際寬度值；(f)提取裂縫的骨架，對裂縫的起始點和終止點進行定位，得到裂縫的長度；根據裂縫的起始點位置以及由步驟(b)得到的單條裂縫圖像區域的初始邊界位置，得到此裂縫的起始點的位置；(g)重復(b)、(c)、(f)的操作，得到鄰近裂縫的寬度、長度、裂縫的起始點位置，從而計算得相鄰兩裂縫的間距。本發明能對構件的全場進行裂縫信息的獲取，且提高了檢測效率和信息的準確度，為現有結構的有效檢測、實時監控、安全性能評判和投資決策管理提供可靠依據。

本發明還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。

本發明還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，采用高清照相機對裂縫圖像進行采集，首先對相機進行標定，得相片中單位像素寬度代表實際物體的尺寸的αmm/像素，拍攝時需保持相機軸線與被拍攝面垂直，在保證識別精度的前提下，相機與拍攝物體之間的距離在5米范圍之內；

步驟2圖像裁剪，人機交互截取圖片內待處理的單條裂縫，稱為目標區域。同時程序自動記錄目標區域左邊界的橫坐標在整個圖像中的位置X₀；

步驟3圖像增強。將圖像灰值化后，采用選擇式掩模平滑和中值濾波相結合的方法去除圖像噪聲，增強圖像。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。本發明采用圖像膨脹和腐蝕相結合的方法對二值化目標邊界點進行擴充，連接鄰近目標，平滑其邊界，使目標成為一條連續不間斷的裂縫；

步驟5剪枝。提取目標輪廓，計算每個連通區域的包含的像素數，設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容：

a)本發明選取裂縫特征最大寬度作為衡量裂縫的標準，選取裂縫的絕對最大寬度及其位置作為補充信息。設裂縫左邊界點的坐標為(x_m，y_m)，右邊界點的坐標為(x_n，y_n)，則左右邊界點的距離如式(h)所示。