一种基于数字图像处理的混凝土桥梁裂缝检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及桥梁检测领域，具体涉及一种基于数字图像处理的混凝±桥梁裂 缝检测装置。
【背景技术】
[0002] 桥梁是交通系统中的重要组成部分。我国很多的桥梁已经出现了老化的现象，近 年来受超载超限情况的影响，很多建成不久的桥梁也出现了一些问题，该些桥梁存在着一 些安全隐患，因此需要对桥梁进行相关的检测。在检测结果中，桥梁底面与桥域处的裂缝情 况是表明桥梁质量状况的重要指标之一。
[0003] 对于混凝±桥梁底面的裂缝，目前国内外主要检测方法是人工检测。人工检测方 法的实现方式主要是通过望远镜远距离观察桥底的裂缝，或者通过搭建桥底平台，近距离 用肉眼观察桥梁底面的裂缝，记录裂缝的长度、宽度等数值，并通过多次检测来判断裂缝的 生长情况。常见的桥底平台有脚手架和桥梁检测车。在难W搭建脚手架的情况下，主要采 用的是桥梁检测车。检测人员在桥梁检测车的衍架臂上行走，对桥梁底面裂缝进行检测。
[0004] 对于裂缝数据的检测，目前市场上存在的主要是手持式裂缝测宽仪。手持式裂缝 测宽仪由液晶屏主机、显微放大探头构成，测量时首先需要人眼锁定裂缝目标后，才能利用 仪器将探头紧靠被测裂缝，由此在液晶显示屏上看到被放大的裂缝图像，微调探头使裂缝 与电子刻度标尺基本垂直，根据裂缝所占刻度线的多少判读出裂缝宽度。
[0005] 研究表明，现有的桥梁裂缝检测方式主要存在W下的缺陷或不足：
[0006] (1)数据可靠性低；人工观察带有很多的主观性，检测数据不够准确。
[0007] (2)效率低：人工检测速度慢，消耗时间长。
[0008] (3)花费巨大劳动力：由于观测方式不方便，人工观测需要花费大量劳动力，并且 有时还需要限制交通，给其他运输车辆带来不便。
[0009] (4)工作危险；桥梁下面一般是河流或者其他低注地带，使用支架属于高空作业， 具有一定的危险性。
[0010] 针对人工检测方法的缺陷，国内外提出了几种解决办法。例如专利CN201126427Y 提出使用航模飞机搭载相机对桥底裂缝进行检测。该种方法难W保证采集到图像的质量， 所能检测出的裂缝精度也不高。专利CN103253314A采用负压吸附攀爬式机器人吸附在不 同工况的桥梁表面上对裂缝进行检测。W上方法存在着适用范围不广，造价成本高，图像不 连续、漏拍或重复拍摄现象存在等缺点。 【实用新型内容】
[0011] 针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型提供了一种基于数字图像处理 的混凝±桥梁裂缝检测装置，该装置安全可靠，降低了检测成本，能有效地排除人的主观干 扰因素，并且有效地解决了图像不连续、漏拍或重复拍摄现象的存在和检测准度不高、检测 效率低的问题。
[0012] 实现本实用新型目的的技术方案是：
[0013] 一种基于数字图像处理的混凝±桥梁裂缝检测装置，包括供电模块、测距模块、图 像获取模块、图像处理模块、裂缝特征提取模块和裂缝信息存储模块，图像获取模块和测距 模块分别与图像处理模块相连，图像处理模块、裂缝特征提取模块、裂缝信息存储模块与供 电模块顺序相连。其中：
[0014] 供电模块，用于向装置中各个模块输出稳定电源；
[0015] 测距模块为测距仪，用于获取测量点到含有裂缝的桥梁表面的距离；
[0016] 图像获取模块内置投影模块、摄影模块、放大望远模块、指示模块和光线增强模 块；
[0017] 图像处理模块，该模块进行裂缝图像处理的过程包括滤波一减弱裂缝图像噪声 的影响；图像分割一将裂缝信息从裂缝图像中分离出来；图像形态学操作一进一步对 图像进行处理，排除非裂缝信息；
[0018] 裂缝特征提取模块，用于从分割图像上获取裂缝的几何特征，如裂缝的长度、宽度 和面积；
[0019] 裂缝信息存储模块，对采集和分析后的裂缝信息进行存储，方便后续分析和留档。
[0020] 其中，投影仪模块的主要部件是一台与计算机相连的投影仪，由计算机控制，通过 投影仪向桥梁底面投射出一个棋盘状的网格图像，W此来对桥梁底部进行区域划分。
[0021] 摄影模块主要由单反相机与CCD数字相机组成，单反相机主要用于获取桥梁裂缝 部位的高分辨率图像，从而为下一步的图像处理准备素材；CCD数字相机用于捕捉指示模 块所标定出的区域，然后将图像传给计算机，为下一步控制做准备。
[0022] 放大望远模块主要由一个可自动控制转动的天文望远镜镜头组成，在通过转接环 与相机连接后，可W获得较高的放大倍数，从而实现远距离拍摄的需求。
[0023] 指示模块是一个安装在天文望远镜上的强光激光器，它与摄像镜头同步转动，从 而标记出桥梁底面投影方格的被拍摄区域。
[0024] 光线增强模块是一个和相机快口同步控制的闪光灯，在光线不足的情况下可W增 强被拍摄物体表面的光度，提高拍摄效果，满足特殊情况下的使用要求。
[00巧]优选的，激光测距仪选用悚卡迪±通D2,测量范围为0. 05m-100m，能方便地得到 测量点到含有裂缝的桥梁表面的距离。
[0026] 优选的，单反相机选用尼康单反相机。
[0027] 优选的，放大望远模块中选择可自动控制转动的Meade天文望远镜镜头，焦距近 2m。
[0028] 优选的，所述光线增强模块采用大功率的照明设备，同时，光源还要具有高频稳定 和低功耗的特性，本实用新型选用LED光源作为照明设备。
[0029] 所述图像处理模块和裂缝特征提取模块设置了多种算法，实现对所得图像的预处 理和特征值的提取，是整个装置的计算中枢。
[0030] 所述裂缝信息存储模块是在分析所得信息的基础上，形成初步的结论，对损伤情 况进行分析和存储。
[0031] 因此，使用本实用新型对混凝±桥梁底面裂缝进行检测的效果体现在：
[0032] (1)检测方便。只需要人工控制检测系统到所需检测的位置，而后通过计算机确定 要检测的裂缝，便可得到裂缝数据，无需人工近距离靠近裂缝进行检测。
[0033] (2)检测结果直观、可靠，避免了人工检测时产生的失误。本实用新型利用一套可 对桥体表面状况进行清晰观测和精确测量的检测系统，通过计算机实时处理，可W得到被 观测裂缝长度、宽度和面积的精确测量结果。
[0034] (3)利用投影仪对桥梁底面进行区域划分后，通过计算机对指引激光的识别降低 已采集图像区域的亮度，W此来区分已采集图像区域和待采集图像区域，避免了拍摄图像 的不连续、漏拍或重复拍摄现象，提高了检测的准确度。
[00巧](4)可W通过跟踪定量观测来评估裂缝对桥梁安全性与耐久性的影响，还可W在 桥梁进行荷载试验时对桥梁的挽度与应变等进行测量。
[0036] (5)成本低廉。现阶段所使用的桥梁检测车的价格在400万左右，而且维护费用 高，使用检测车对一座桥梁进行检测需要花费近10万元。相比而言，本实用新型造价低，同 样检测效果好，便于推广使用。
【附图说明】
[0037] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0038] 图2为本实用新型裂缝检测系统的框图。
[0039] 图3为本实用新型裂缝检测算法的流程图。
[0040] 图4为投影仪向桥梁底面投射出的棋盘状网格图像。
[0041] 图5为不同窗口中值滤波效果对比图。
[0042] 图6为骨架化方法原理示意图。
[0043] 图中；1.L邸光源2.单反相机3.激光器4.投影仪5.CCD数字相机6.激 光测距仪7.计算机8.供电模块9.投影仪投射出的棋盘状的网格图像。
【具体实施方式】
[0044] W下结合附图对本实用新