基于mems技术的阵列式文物保护裂纹监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统。该系统主要由阵列式微位移监测设备、远程计算机、待保护文物调查数据库、计算机辅助文物图像对比和待保护文物健康评估系统组成。监测时，建立待保护文物调查数据库，获得高清晰数字化图像，标记文物裂纹区域；根据待保护文物的形状、大小和监测区域要求，配置阵列式微位移设备；检测到的待保护文物当前区域裂纹信息经无线方式传送到远程计算机中，和已建立的待保护文物的高清晰数字化图像信息比较，确定当前裂纹；进行裂纹时序对比，确定裂纹发展规律，评估待保护文物健康状况。本发明具有布置方便、非接触、无损、实时监测等特点，能够多区域实时监测待保护文物的微细裂纹状况。
【专利说明】基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及文物裂纹微位移监测领域，特别涉及一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统。属于文物保护和微小位移测量领域。
【背景技术】
[0002]壁画、石刻等文物由于长期暴露在野外或空气中，随着时代久远，会逐渐老化产生破损。通过监测及时知道文物的健康状态，可以为后续文物保护、加固和修补等提供决策。当前我国壁画和石刻等文物的监测还处于较原始阶段，技术手段并不完善。已有技术如专利“基于电阻应变片的石雕体裂隙未编号总线传感装置”(授权号CN 202903720 U)虽然实现了对大型石雕体文物的实时在线监测，但需要将电阻应变片固定贴在石雕体上，影响了文物的整体美观。而且，这种监测方式需要直接接触被保护的文物，尤其对壁画保护并不适合，会破坏文物。因此，要探索布置方便、对文物无损伤的非接触式的实时裂纹微细监测系统。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，能够实现布置方便、非接触式和无损监测等特点的文物保护实时在线监测系统。
[0004]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案:
一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，包括一个以上的阵列式微位移设备、远程计算机、待保护文物调查数据库、计算机辅助文物图像对比和待保护文物健康评估系统。
[0005]所述的一个以上的阵列式微位移设备的输出端连接到远程计算机，所述的阵列式微位移设备将监测到的待保护文物裂纹信息经无线传输至远程计算机；所述的阵列式微位移设备不直接接触待保护文物；所述的阵列式微位移设备的像素根据待保护文物的空间分辨率和像素占空比确定；其数量根据待保护文物的形状、大小和标记监测裂纹区域确定。
[0006]所述的待保护文物调查数据库采用SQLite来存贮监测过程中形成的各种信息和数据，保存的整体文物像素达1000万以上像素，文物裂纹区域标记出后，保存有标记区域的相同高分辨率图像。
[0007]所述的计算机辅助文物图像对比系统从所述的阵列式微位移设备通过图像采集，记录文物裂纹图像，与所述的调查数据库里的初始裂纹标记区域图像进行对比，确定当前裂纹；当前裂纹信息保存到所述的调查数据库中存档。
[0008]所述的待保护文物健康评估系统从所述的计算机辅助文物图像对比系统提取该文物的标记裂纹区域信息，得到一系列含有位相信息的时间序列图像后，记录了沿监测时序轴上所有记录时刻的文物全场裂纹位相信息；进行时序对比，确定文物裂纹发展的情况。
[0009]本发明提出的一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，对比已有技术，具有以下有益效果:
1)本发明采用基于MEMS的阵列式微位移设备通过无线传输将裂纹信号传送到远程计算机，使用非常方便；
2)本发明配置方便，维护简单，提高了文物保护裂纹监测系统的灵活性；
3)本发明能够实现非接触式无损文物裂纹在线实时监测，监测效果好，存贮的裂纹时序数据有助于判断文物的健康状况，及时对文物采取保护措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统的示意图；
其中:
I一阵列式微位移监测设备；2—待保护文物高清化数字图像；3—待保护文物调查数据库；4一文物裂纹区域标记；5—待保护文物健康评估；6—文物裂纹时序对比；7—计算机辅助文物图像对比系统；8—远程计算机。
[0011]图2是计算机辅助文物裂纹图像对比系统的流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的实施方式做详细说明。
[0013]图1所示为一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统的示意图，如图1所示，系统包括阵列式微位移设备1、由待保护文物高清数字化字图像2和文物裂纹区域标记4构成的待保护文物调查数据库3、远程计算机8、计算机辅助文物图像对比系统7、文物裂纹时序对比6和待保护文物健康评估系统8。
[0014]其中，阵列式微位移设备I是利用MEMS加工工艺制作而成的像素矩阵，用于传感文物裂纹图像信息。
[0015]阵列式微位移设备I的阵列个数根据待保护文物的形状、大小和标记监测裂纹区域确定；阵列式微位移设备I的像素根据待保护文物的空间分辨率和像素占空比确定。
[0016]阵列式微位移设备I不直接接触待保护的文物，获得的裂纹信息输出采用无线方式，输出端连接到远程计算机8。
[0017]待保护文物调查数据库3由待保护文物高清数字化图像2和文物裂纹区域标记4组成。
[0018]待保护文物调查数据库3采用SQLite来存贮监测过程中形成的各种信息和数据，保存的整体文物像素达1000万以上像素，文物裂纹区域标记出后，保存有标记区域的相同高分辨率图像。监测过程中采集的裂纹时序区域标记也存贮在所述的待保护文物调查数据库3中作为历史数据。
[0019]计算机辅助文物图像对比系统7的执行流程如图2所示，从远程计算机8获取经阵列式微位移监测设备I无线传输而来的文物裂纹图像，记录对应图像的时间点；将文物裂纹图像进行滤波等预处理；进行裂纹边缘锐化；通过阈值将图像按裂纹形态学二值化处理并细化，获得裂纹的骨架图和特征值；使用链码法计算文物裂纹像素长度，并根据待保护文物调查数据库3中的标定系数便可获得裂纹的实际长度。对比调查数据库3中存贮的相同位置裂纹长度，即可评估文物裂纹发展状态。[0020]计算机辅助文物图像对比系统7针对阵列式微位移监测设备I的阵列个数获取的文物裂纹图像，进行并行处理，按图2流程执行多个裂纹区域的监测。
[0021]同一位置的初始裂纹图像和监测时获得的裂纹图像保存在待保护文物调查数据库3中，使用计算机辅助文物图像对比系统对同一位置裂纹长度与初始裂纹长度对比，以及与不同时序裂纹长度对比，即可评估文物裂纹发展速度和趋势。
[0022]对于待保护文物多个区域的裂纹长度Ii，分配权重因子Wi，其中
【权利要求】
1.一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，其特征在于:包括一个以上的阵列式微位移设备、远程计算机、待保护文物调查数据库、计算机辅助文物图像对比和待保护文物健康评估系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，其特征在于:所述的一个以上的阵列式微位移设备的输出端连接到远程计算机，阵列式微位移设备将监测到的待保护文物裂纹信息经无线传输至远程计算机；阵列式微位移设备不直接接触待保护文物；阵列式微位移设备的像素根据待保护文物的空间分辨率和像素占空比确定；其数量根据待保护文物的大小和标记监测裂纹区域确定。
3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，其特征在于:所述的待保护文物调查数据库采用SQLite来存贮监测过程中形成的各种信息和数据，保存的整体文物像素达1000万以上像素，文物裂纹区域标记出后，保存有标记区域的相同高分辨率图像。
4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，其特征在于:所述的计算机辅助文物图像对比系统从阵列式微位移设备通过图像采集，记录文物裂纹图像，与调查数据库里的初始裂纹标记区域图像进行对比，确定当前裂纹；当前裂纹信息保存到调查数据库中存档。
5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的阵列式文物保护裂纹监测系统，其特征在于:所述的待保护文物健康评估系统从计算机辅助文物图像对比系统提取该文物的标记裂纹区域信息，得到一系列含有位相信息的时间序列图像后，记录沿监测时序轴上所有记录时刻的文物全场监测区域裂纹信息；进行时序对比，确定文物裂纹发展情况。
【文档编号】G01B11/02GK103698332SQ201310742295
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】黎业飞, 李芳宇, 姜辉 申请人:电子科技大学