基于图像处理的桥梁裂缝检测技术_尹冠生.pdf

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1、第39卷第2期四川建筑科学研究2013年4月SichuanBuildingScience125基于图像处理的桥梁裂缝检测技术12，43尹冠生，赵振宇，徐兵(1．长安大学理学院，陕西西安710064;2．中交第一公路勘查设计院有限公司，陕西西安710000;3．盐城工学院土木工程学院，江苏盐城224055;4．中交土木科技有限公司，陕西西安710000)摘要:介绍了一种基于图像处理技术的无损检测方法用来检测桥梁裂缝。对系统架构进行了介绍，并研究了裂缝图像处理过程中的关键算法:图像灰度化、图像增强、裂缝测量。最后应用该方法对实际裂缝进行测

2、量，并用结果验证了该方法对桥梁检测的可靠性。关键词:图像处理;裂缝;桥梁检测中图分类号:U446文献标志码:B文章编号:1008－1933(2013)02－125－04等部分。常见的处理过程有图像编码、图像增强、图0前言［1］像复原、图像分割和图像分析等。桥梁是一种用来跨越河谷沟堑的建筑物，是一2检测系统组成个地区经济建设的枢纽。自2008年汶川地震以后，全国各地加强了桥梁检测的力度，在桥梁检测中，对2．1基本组成(图1)于桥梁裂缝的检查显得尤为的重要和突出。传统检测过程中，依靠检测工程师直接到桥面下方观察来获取实际的检测资料，这样的

3、检测一方面比较耗时费力，另外一方面在高墩大跨的桥梁中检测人员的安全也是一个重点。因此，研究出一种对桥梁病害的无损无接触检测技术的研究具有重要的意义。目前，国内对桥梁裂缝的快速检测技术的研究尚处于初始阶段，但是已经有大量的学者研究过工图1检测系统组成业生产过程中的病害的快速检测工作，其中效果最好最为直接的为图像处理法。因此在工业检测的基由于桥梁检测是一个流动作业的过程，在设计础上，针对桥梁底部的裂缝病害，提出了一种基于图检测系统的时候需要考虑到检测的移动的便利性，像处理技术的桥梁裂缝检测方法，具有良好的使用在进行装备设计的时候将其设置成

4、一个独立的机前景。构，通过数据接口和电脑相连。1图像处理技术介绍2．2主要部件介绍CCD相机用来获取外部被测构件表面信息，图像处理(imageprocessing)是指用数字摄像它是整个系统的核心部件，用来采集信号用的关键。机、扫描仪等设备经过采样、数字化得到关于外部病CCD摄像机最前端都是由一个光学镜头使外界的害信息的一个二维数组。该数组的元素称为像素，景物成像在CCD光敏面上。CCD光学镜头种类繁其值为一整数，称为灰度值。图像处理技术的主要多，具体选择的时候要考虑到相机的焦距、CCD面内容包括图像压缩、增强和复原、匹配及描述和识别

5、积、焦距、景深、光圈等参数。并且CCD相机的镜头［2］为可控制变焦镜头。收稿日期:2011-12-01图像采集卡将CCD相机获取的图形图像信作者简介:尹冠生(1958－)，男，博士，教授，研究方向:工程结构中的力学行为。息数字化，并将其存储和播放出来的硬件设备。通基金项目:交通运输部项目(2009318812063);陕西省交通厅项目过该设备可以实现将相机获取的图像数字化，实现(08-10k);盐城工学院校级项目(XKY2011030)通讯作者:徐兵(bateren@126．com)A/D转换的过程，得到数字图像。126四川建筑科学研

6、究第39卷距离传感器主要用来量测被测构件距离2)光线过强或者不足、混凝土表面存有黑色染CCD相机的距离。所得参数供后期计算裂缝宽度色物，使裂缝与周围环境相近，界限区分不明显。和长度时使用。距离传感器发射和接受口需要和3)对于整体图片而言，裂缝信息和桥梁本体信CCD置于同一截面上。息的比例很小。如果直接分析，将会耗费较多的处阵列光源当被测构件因为环境光线不足，造理速度和计算机存储空间。因此，需要对采集的图成拍摄效果不佳的时候，供人工补光时候使用。像进行截取。编码器发布光源调整、镜头控制命令的控制4)由于CCD元件或者环境的关系，采集得到

7、的器。并负责光源、图像采集卡与电脑间的数据传递图像存有灰度不均匀的问题。工作。鉴于以上的影响因素，在设计后续处理过程的2．3工作原理时候，主要从以下几个方面入手:图像灰度化、图像通过变焦镜头将远处被检测构件拉近成像于去噪及图像平滑、图像锐化、边缘检测、尺寸标定和CCD相机中，当相机获取构件图像后传送给图像采裂缝测量。集卡;取景过程中，同时测量被测构件与相机之间的3．1图像灰度化距离，并传递给编码器;编码器获取到由图像采集卡众所周知，自然界的一切色彩的构成都基于红转换的数字图像和距离信息后，将文件存储到电脑绿蓝三种颜色，在所得到的函数f

8、中也一样包含着磁盘中。如果环境灯光不足，在取景检测过程中，通这三元色的信息，考虑到在图像处理中的主要目标过编码器控制调整阵列光源亮度，使得病害能够从还是裂缝，因此在辨识完裂缝后即开始对图像进行环境中显现出来。灰度转换，其