一种面板混凝土裂缝定量检测方法、系统及介质

本申请涉及水利工程质量检测，特别涉及一种面板混凝土裂缝定量检测方法、系统及介质。

背景技术：

1、面板混凝土结构在水利工程领域起着关键作用，是大坝、渠道、消能建筑等水利设施的主要构件。随着时间的推移，面板混凝土结构可能会出现裂缝，这些裂缝可能是由于材料老化、环境影响、负荷变化等多种原因引起的。裂缝的存在可能影响结构的安全性、耐久性和可靠性，因此对面板混凝土结构进行定期检查并识别、测量裂缝是至关重要的。

2、传统的裂缝检测方法通常包括人工目视检查和无损检测技术。然而，这些方法存在一定的局限性，如耗时、劳力密集、主观性强以及难以检测高度和环境条件限制的区域。为了克服这些局限性，近年来图像处理技术已经引入裂缝检测领域。通过对拍摄到的面板混凝土结构图像进行处理和分析，可以自动识别裂缝位置，从而提高检测效率和准确性。

3、然而，现有的图像处理技术在估测裂缝的实际长度时面临困难。这些技术通常需要大量的投入，包括引入已知尺寸的参照物或创建复杂的模型以确定图像像素与实际大小之间的比例。但是，在实际的工程场地中，往往无法引入合适的参照物进行定量测量，也没有足够的资源来建立这种复杂的模型。因此依赖参照物或模型的方法对施工现场混凝土裂缝检测并不适用。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种面板混凝土裂缝定量检测方法、系统及介质，通过激光投影标靶技术为图像识别提供准确的尺寸参照，使得裂缝识别和定量测量过程更为精确和高效，适用于面板混凝土结构的裂缝检测，可以解决现有技术中缺乏准确参照物、裂缝测量不准确和人工操作繁琐等问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请实施例提供一种面板混凝土裂缝定量检测方法，包括以下具体步骤：

4、(1)在面板混凝土表面部署激光投影标靶设备；

5、(2)使用图像采集设备拍摄包含裂缝和激光标靶的图像；

6、(3)对拍摄的图像进行处理，识别裂缝和标靶，并确定其在图像中的位置；

7、(4)根据识别的标靶尺寸和裂缝在图像中的尺寸，通过比例换算，计算出裂缝的实际尺寸，从而实现面板混凝土裂缝的定量检测。

8、所述步骤(3)具体为，

9、a.原始图像为i(x,y)，应用高斯滤波器g(x,y,σ)进行去噪，得到处理后的图像i′(x,y)：

10、

11、i′(x,y)＝∑∑i(x,y)*g(x,y,σ)

12、其中x和y分别表示面板混凝土表面上的横向和纵向坐标，σ表示标准偏差，

13、b.将图形i′(x,y)处理成边缘图像e(x,y),检测图像中的标靶的线段集合eb：

14、eb(ρ,θ)＝{(x,y)|e(x,y)≠0,ρ＝xcos(θ)+ysin(θ)}

15、其中eb(ρ,θ)为标靶边缘，

16、e(x,y)的计算方法为：

17、

18、其中ψ表示双阈值处理，tlow和thigh是双阈值处理中使用的两个阈值，

19、c.对eb(ρ,θ)进行多边形逼近，其中逼近的多边形有8个顶点时，认为该轮廓为激光标靶在面板混凝土上的投影，标靶所在的特征像素为b(x,y)，

20、d.使用训练好的卷积神经网络模型提取裂缝特征像素f(x,y)。

21、所述步骤(4)具体为，

22、计算像素与实际尺寸之间的比例，激光标靶设置的尺寸为breal，b(x,y)在图像上的尺寸为bpixel

23、k＝breal/bpixel

24、裂缝长度量化：从f(x,y)中获取到的裂缝在图像中的像素长度为fpixel，将其转换为实际尺寸freal：

25、freal＝fpixel*k。

26、第二方面，本申请实施例提供一种面板混凝土裂缝定量检测系统，包括激光标靶投影设备、图像采集设备、数据存储设备、激光标靶像素提取模块、裂缝像素提取模块、裂缝长度量化计算模块，所述激光标靶投影设备部署在面板混凝土表面，图像采集设备拍摄包含裂缝和激光标靶的面板混凝土的图像，激光标靶像素提取模块和裂缝像素提取模块对图像采集设备拍摄的图像进行处理，得到激光标靶和裂缝在图像中的位置，裂缝长度量化计算模块根据激光标靶和裂缝在图像中的位置实现面板混凝土裂缝的定量检测，数据存储设备对采集的图像以及计算的结果进行存储。

27、第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的面板混凝土裂缝定量检测方法的步骤。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用激光标靶投影技术，为面板混凝土的裂缝识别提供了有效的尺寸参照，解决了面板混凝土裂纹识别中裂纹长度难以量化，难以判断裂纹危害程度的问题，并且使用自动化的方式量化裂纹，大大减少了人工操作，提高了裂纹检测效率和准确性，可广泛应用于混凝土施工中的裂纹检测和评估。

技术特征：

1.一种面板混凝土裂缝定量检测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种面板混凝土裂缝定量检测方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为，

3.根据权利要求2所述的一种面板混凝土裂缝定量检测方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为，

4.一种面板混凝土裂缝定量检测系统，其特征在于，包括激光标靶投影设备、图像采集设备、数据存储设备、激光标靶像素提取模块、裂缝像素提取模块、裂缝长度量化计算模块，所述激光标靶投影设备部署在面板混凝土表面，图像采集设备拍摄包含裂缝和激光标靶的面板混凝土的图像，激光标靶像素提取模块和裂缝像素提取模块对图像采集设备拍摄的图像进行处理，得到激光标靶和裂缝在图像中的位置，裂缝长度量化计算模块根据激光标靶和裂缝在图像中的位置实现面板混凝土裂缝的定量检测，数据存储设备对采集的图像以及计算的结果进行存储。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1-3任一所述的面板混凝土裂缝定量检测方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种面板混凝土裂缝定量检测方法、系统及介质，方法包括以下具体步骤：(1)在面板混凝土表面部署激光投影标靶设备；(2)使用图像采集设备拍摄包含裂缝和激光标靶的图像；(3)对拍摄的图像进行处理，识别裂缝和标靶，并确定其在图像中的位置；(4)根据识别的标靶尺寸和裂缝在图像中的尺寸，通过比例换算，计算出裂缝的实际尺寸，从而实现面板混凝土裂缝的定量检测。解决了面板混凝土裂纹识别中裂纹长度难以量化，难以判断裂纹危害程度的问题，并且使用自动化的方式量化裂纹，大大减少了人工操作，提高了裂纹检测效率和准确性，可广泛应用于混凝土施工中的裂纹检测和评估。

技术研发人员：吕兴栋,徐航,蒋理,李家正,周世华,董芸,石妍,李明霞,张建峰,李杨,杨梦卉,蒋文广,夏求林,王晓军,张亮,闫小虎,陈霞,周显,刘恒,阮波,高志扬,郭文康,李佰龙
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15