一種基于數(shù)字圖像處理的混凝土橋梁裂縫檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及橋梁檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字圖像處理的混凝±橋梁裂 縫檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋梁是交通系統(tǒng)中的重要組成部分。我國很多的橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了老化的現(xiàn)象，近 年來受超載超限情況的影響，很多建成不久的橋梁也出現(xiàn)了一些問題，該些橋梁存在著一 些安全隱患，因此需要對橋梁進行相關(guān)的檢測。在檢測結(jié)果中，橋梁底面與橋域處的裂縫情 況是表明橋梁質(zhì)量狀況的重要指標之一。
[0003] 對于混凝±橋梁底面的裂縫，目前國內(nèi)外主要檢測方法是人工檢測。人工檢測方 法的實現(xiàn)方式主要是通過望遠鏡遠距離觀察橋底的裂縫，或者通過搭建橋底平臺，近距離 用肉眼觀察橋梁底面的裂縫，記錄裂縫的長度、寬度等數(shù)值，并通過多次檢測來判斷裂縫的 生長情況。常見的橋底平臺有腳手架和橋梁檢測車。在難W搭建腳手架的情況下，主要采 用的是橋梁檢測車。檢測人員在橋梁檢測車的衍架臂上行走，對橋梁底面裂縫進行檢測。
[0004] 對于裂縫數(shù)據(jù)的檢測，目前市場上存在的主要是手持式裂縫測寬儀。手持式裂縫 測寬儀由液晶屏主機、顯微放大探頭構(gòu)成，測量時首先需要人眼鎖定裂縫目標后，才能利用 儀器將探頭緊靠被測裂縫，由此在液晶顯示屏上看到被放大的裂縫圖像，微調(diào)探頭使裂縫 與電子刻度標尺基本垂直，根據(jù)裂縫所占刻度線的多少判讀出裂縫寬度。
[0005] 研究表明，現(xiàn)有的橋梁裂縫檢測方式主要存在W下的缺陷或不足：
[0006] (1)數(shù)據(jù)可靠性低；人工觀察帶有很多的主觀性，檢測數(shù)據(jù)不夠準確。
[0007] (2)效率低：人工檢測速度慢，消耗時間長。
[0008] (3)花費巨大勞動力：由于觀測方式不方便，人工觀測需要花費大量勞動力，并且 有時還需要限制交通，給其他運輸車輛帶來不便。
[0009] (4)工作危險；橋梁下面一般是河流或者其他低注地帶，使用支架屬于高空作業(yè)， 具有一定的危險性。
[0010] 針對人工檢測方法的缺陷，國內(nèi)外提出了幾種解決辦法。例如專利CN201126427Y 提出使用航模飛機搭載相機對橋底裂縫進行檢測。該種方法難W保證采集到圖像的質(zhì)量， 所能檢測出的裂縫精度也不高。專利CN103253314A采用負壓吸附攀爬式機器人吸附在不 同工況的橋梁表面上對裂縫進行檢測。W上方法存在著適用范圍不廣，造價成本高，圖像不 連續(xù)、漏拍或重復(fù)拍攝現(xiàn)象存在等缺點。 【實用新型內(nèi)容】
[0011] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型提供了一種基于數(shù)字圖像處理 的混凝±橋梁裂縫檢測裝置，該裝置安全可靠，降低了檢測成本，能有效地排除人的主觀干 擾因素，并且有效地解決了圖像不連續(xù)、漏拍或重復(fù)拍攝現(xiàn)象的存在和檢測準度不高、檢測 效率低的問題。
[0012] 實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是：
[0013] 一種基于數(shù)字圖像處理的混凝±橋梁裂縫檢測裝置，包括供電模塊、測距模塊、圖 像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊和裂縫信息存儲模塊，圖像獲取模塊和測距 模塊分別與圖像處理模塊相連，圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊、裂縫信息存儲模塊與供 電模塊順序相連。其中：
[0014] 供電模塊，用于向裝置中各個模塊輸出穩(wěn)定電源；
[0015] 測距模塊為測距儀，用于獲取測量點到含有裂縫的橋梁表面的距離；
[0016] 圖像獲取模塊內(nèi)置投影模塊、攝影模塊、放大望遠模塊、指示模塊和光線增強模 塊；
[0017] 圖像處理模塊，該模塊進行裂縫圖像處理的過程包括濾波一減弱裂縫圖像噪聲 的影響；圖像分割一將裂縫信息從裂縫圖像中分離出來；圖像形態(tài)學(xué)操作一進一步對 圖像進行處理，排除非裂縫信息；
[0018] 裂縫特征提取模塊，用于從分割圖像上獲取裂縫的幾何特征，如裂縫的長度、寬度 和面積；
[0019] 裂縫信息存儲模塊，對采集和分析后的裂縫信息進行存儲，方便后續(xù)分析和留檔。
[0020] 其中，投影儀模塊的主要部件是一臺與計算機相連的投影儀，由計算機控制，通過 投影儀向橋梁底面投射出一個棋盤狀的網(wǎng)格圖像，W此來對橋梁底部進行區(qū)域劃分。
[0021] 攝影模塊主要由單反相機與CCD數(shù)字相機組成，單反相機主要用于獲取橋梁裂縫 部位的高分辨率圖像，從而為下一步的圖像處理準備素材；CCD數(shù)字相機用于捕捉指示模 塊所標定出的區(qū)域，然后將圖像傳給計算機，為下一步控制做準備。
[0022] 放大望遠模塊主要由一個可自動控制轉(zhuǎn)動的天文望遠鏡鏡頭組成，在通過轉(zhuǎn)接環(huán) 與相機連接后，可W獲得較高的放大倍數(shù)，從而實現(xiàn)遠距離拍攝的需求。
[0023] 指示模塊是一個安裝在天文望遠鏡上的強光激光器，它與攝像鏡頭同步轉(zhuǎn)動，從 而標記出橋梁底面投影方格的被拍攝區(qū)域。
[0024] 光線增強模塊是一個和相機快口同步控制的閃光燈，在光線不足的情況下可W增 強被拍攝物體表面的光度，提高拍攝效果，滿足特殊情況下的使用要求。
[00巧]優(yōu)選的，激光測距儀選用悚卡迪±通D2,測量范圍為0. 05m-100m，能方便地得到 測量點到含有裂縫的橋梁表面的距離。
[0026] 優(yōu)選的，單反相機選用尼康單反相機。
[0027] 優(yōu)選的，放大望遠模塊中選擇可自動控制轉(zhuǎn)動的Meade天文望遠鏡鏡頭，焦距近 2m。
[0028] 優(yōu)選的，所述光線增強模塊采用大功率的照明設(shè)備，同時，光源還要具有高頻穩(wěn)定 和低功耗的特性，本實用新型選用LED光源作為照明設(shè)備。
[0029] 所述圖像處理模塊和裂縫特征提取模塊設(shè)置了多種算法，實現(xiàn)對所得圖像的預(yù)處 理和特征值的提取，是整個裝置的計算中樞。
[0030] 所述裂縫信息存儲模塊是在分析所得信息的基礎(chǔ)上，形成初步的結(jié)論，對損傷情 況進行分析和存儲。
[0031] 因此，使用本實用新型對混凝±橋梁底面裂縫進行檢測的效果體現(xiàn)在：
[0032] (1)檢測方便。只需要人工控制檢測系統(tǒng)到所需檢測的位置，而后通過計算機確定 要檢測的裂縫，便可得到裂縫數(shù)據(jù)，無需人工近距離靠近裂縫進行檢測。
[0033] (2)檢測結(jié)果直觀、可靠，避免了人工檢測時產(chǎn)生的失誤。本實用新型利用一套可 對橋體表面狀況進行清晰觀測和精確測量的檢測系統(tǒng)，通過計算機實時處理，可W得到被 觀測裂縫長度、寬度和面積的精確測量結(jié)果。
[0034] (3)利用投影儀對橋梁底面進行區(qū)域劃分后，通過計算機對指引激光的識別降低 已采集圖像區(qū)域的亮度，W此來區(qū)分已采集圖像區(qū)域和待采集圖像區(qū)域，避免了拍攝圖像 的不連續(xù)、漏拍或重復(fù)拍攝現(xiàn)象，提高了檢測的準確度。
[00巧](4)可W通過跟蹤定量觀測來評估裂縫對橋梁安全性與耐久性的影響，還可W在 橋梁進行荷載試驗時對橋梁的挽度與應(yīng)變等進行測量。
[0036] (5)成本低廉?，F(xiàn)階段所使用的橋梁檢測車的價格在400萬左右，而且維護費用 高，使用檢測車對一座橋梁進行檢測需要花費近10萬元。相比而言，本實用新型造價低，同 樣檢測效果好，便于推廣使用。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖2為本實用新型裂縫檢測系統(tǒng)的框圖。
[0039] 圖3為本實用新型裂縫檢測算法的流程圖。
[0040] 圖4為投影儀向橋梁底面投射出的棋盤狀網(wǎng)格圖像。
[0041] 圖5為不同窗口中值濾波效果對比圖。
[0042] 圖6為骨架化方法原理示意圖。
[0043] 圖中；1.L邸光源2.單反相機3.激光器4.投影儀5.CCD數(shù)字相機6.激 光測距儀7.計算機8.供電模塊9.投影儀投射出的棋盤狀的網(wǎng)格圖像。
【具體實施方式】
[0044] W下結(jié)合附圖對本實用新