像素法及其在裂缝参数测量中的应用.pdfVIP

第28卷第 1期 武 汉 工 业 学 院 学 报 VoI．28No．1 2009年3月 Journal of Wuhan Polytechnic University MRr．2009 文章编号：1009-4881(2009)01-0072-03 像素法及其在裂缝参数测量中的应用 曹梅丽 ，徐伟 民 ，邱杏军 (1．武汉工业学院 机械工程系，湖北 武汉 430023； 2．武汉凯迪电力工程有限公司，湖北 武汉430223) 摘 要：针对工程结构开裂评估的需求，运用光测力学原理与图像处理新技术，研究开发了一 套 “像素法”裂纹长度和宽度参数测定的新系统。参数计算模块中，运用数字散斑相关原理进 行像素标定；进而计算裂纹的长度 ；用亚像素原理解决了裂纹宽度测量时整像素分辨率不够的 技术难点。实例考核表明，像素法测定裂纹参数的新 系统，能满足工程测量技术与精度的要 求。 关键词：裂纹参数；非接触测量；数字图像处理；亚像素；像素标定 中图分类号：TP391．41 文献标识码：A 与方法。本文研究的像素法裂纹参数测量技术可以 0 引言 克服传统测量方法的局限性。 土木工程结构中的裂缝，从宏观和细观看，任何 1 系统的硬件结构及其软件测量原理 混凝土构件都是带裂缝工作的。工程中的材料与构 件 中都不可避免地存在缺陷和裂纹，在过载、载荷交 像素法中，硬件系统 由光学镜头 一CCD一图像 变、温度变化、焊接时氢的渗入、介质腐蚀等因素作 采集卡一计算机组成。软件包含以下几个模块。 用下，将会发生缺陷裂纹的扩展。裂缝的存在和扩 (1)图像文件处理模块 ：这个模块主要完成图 展使相应构件的承载力受到不同程度的削弱；同时 像的采集、保存 ，以及处理后的图像的保存、显示和 裂缝还会引起渗漏、保护层剥落、钢筋腐蚀．混凝土 打印。 碳化、持久强度降低等，甚至危害建筑物的正常运行 (2)图像预处理模块 ：包括图像去噪和像素标 或缩短建筑物的运行寿命 ¨。 定。任何一幅数字图像都因为系统的原因不可避免 大量的工程实践和理论分析说明，混凝土结构 的要产生噪声 ，影响测试的精度 ，所 以作为图像处理 的裂缝是不可避免的，其 中有些裂缝是无害的或其 的前处理过程是图像的降噪。本文采用连续采集多 危害是可控 的。如果对建筑物的抗裂要求过严，必 幅照片进行算术求和来去掉随机噪声，然后再进行 将付出太大的经济代价。科学的要求应是将裂缝的 滤波去噪。 有害程度控制在允许范围之 内。 用图像处理的方法进行搜索计算得到的只是像 传统的土木工程结构的裂缝长度和宽度的测量 素单位的尺寸，对于裂纹评估没有任何实用意义，所 方法比较落后 ，测量精度较低 ，且属接触式的测 以首先应该知道每幅图像中每个像素代表的实际尺 量，在一些高空、高温接触式测量中，测量人员操作 寸，这就是图像像素的标定。 很危险，而且有些情况下 (河面上的结构、高层建筑 像素标定的原理为：采用数字散斑相关原理，取 物的测量)用这些方法根本无法实现，存在着较大 已知距离 的两个标志点，把其 中一个灰度集 的局限性，所以有必要研究裂缝的非接触测量技术