基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像识别处理领域，尤其设及一种基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方 法及其系统，应用于测量钢筋混凝±结构建筑物外表面的缺陷参数。
【背景技术】
[0002] 建筑物墙壁缺陷包括裂缝和裂蚀斑或孔洞等填充物等。填充物是指建筑物表面的 圆形或近似圆形缺陷的统称，既可W是在建筑物建设过程中脚手架在建筑物表面上留存的 用水泥封堵的圆形固定孔，也可W是近似圆形的裂蚀斑或孔洞。填充物的面积大小也是衡 量建筑物损坏程度的重要标准之一。
[0003] 缺陷检测是通过红外、超声波、激光、机器视觉或人的视觉等技术来判断出物体表 面或内部存在的缺陷。目前的缺陷检测通常是指对物体表面上所存在的缺陷的检测，表面 缺陷检测所采用技术主要有先进的机器视觉检测技术，红外线测量技术，超波分测距技术 等，通过W上先进技术对物体表面的孔洞、斑点、色差、凹坑、划痕、诱蚀、重叠、缺损等缺陷 进行检测。目前该些缺陷检测技术已经广泛应用于对金属表面、纤维布匹表面、玻璃便面、 电路板或电子元器件、纸张表面等对外观有严格要求又有明确指标的物品的缺陷检测。当 前，国内外已经有一些公司开发出了缺陷检测系统产品，该些缺陷检测系统产品可根据操 作使用人员所设定的技术指标要求自动进行缺陷检测，并对待测的产品中有缺陷部位进行 标识，同时具有将待测产品进行自动分炼、有缺陷产品剔除等功能。但应用建筑物外表面的 缺陷检测的技术目前还不是很多，专口针对建筑物墙面进行缺陷检测的技术则更少，并没 有成套很成熟的产品系统在市面广泛应用。
[0004] 缺陷检测只是定性的检查出物体表面或内部的缺陷存在，并不能定量的测量出缺 陷各种参数值的大小高低。缺陷测量是在检测到缺陷存在后，对已经存在的缺陷的大小、位 置、方向、长度、宽度、面积等参数进行测量并给出测量结果，同时缺陷测量可W对缺陷检测 的结果进行验证和确认，去除由于设备、技术、方法或人为原因造成的缺陷误判断，找出漏 判断的缺陷，保留真实存在的结果并给出缺陷的参数。目前，在市场上尚未出现有针对建筑 物墙面进行缺陷定量测量的技术方法。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于图像的建筑物墙壁缺陷测量 方法及其系统，通过获取建筑物墙面的图像并进行图像转换处理、显示和计算测量，获得墙 面上建筑物的裂缝长度、裂缝宽度和填充物或圆斑面积等缺陷信息，适用于针对任何钢筋 混凝±结构建筑物的外表面进行建筑物的裂缝长度、裂缝宽度和填充物或圆斑面积等缺陷 信息的测量。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 一种基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，依次包括如下步骤：
[000引 S1.通过图像信息采集方法获取合格照片图像，作为待测量图片
[0009] 将摄像机或照相机镜头尽可能垂直于待拍摄建筑物平面或圆弧面的平切面进行 拍照；得到格式为bmp、jpg或化eg格式的照片图像；
[0010] S2.对待测量图片进行图像预处理，包括图像归一化和缩放处理；
[0011] 图像归一化是将待测量图片的文件格式和文件名称按照统一规则进行归一化；缩 放处理是将待测量图片按长度和宽度等比例进行压缩或拉伸，使图片与显示窗口的比例相 适应；
[0012] S3.根据显示窗口的比例将待测量图片清晰地显示在操作界面上；
[0013] S4.基于待测量图片，利用鼠标在显示于操作界面中的待测量图片上手绘画线测 量建筑物墙壁缺陷，包括裂缝长度、裂缝宽度和填充物面积缺陷测量中的一种或多种，其 中：
[0014] (一）裂缝长度测量；通过分段积分法描线绘图测量裂缝长度；利用鼠标沿着裂缝 所在的曲线进行手动画线；将手动所绘曲线与实际的裂缝曲线进行对比，并进行更正和重 绘；通过分段积分的方式来计算线长，具体是：将所绘制的曲线拆分成极小的一段的直线， 分别计算各直线段的长度，再映射成实际的物理尺寸，然后再通过逐段积分和整体积分的 方法来求出裂缝全部长度，得到实际裂缝的长度L ;再根据所设定的长度单位将得到的实 际裂缝长度映射转换为实际裂缝所要求的单位（mm)，具体通过W下公式计算：
[00巧]L = / 1油 公式1
[0016] 公式1中，L是用鼠标在待测图像上沿着待求长度的裂缝的中屯、线所绘制曲线的 实际物理长度尺寸，di是整个绘制曲线过程中将曲线分成的微小直线段的数量；1 i是在绘 制曲线过程中鼠标最小移动单位两点间的直线距离，即将所绘制的曲线拆分成小的每一段 直线的长度，li通过公式2得到：
[0017]
【主权项】
1. 一种基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，依次包括如下步骤：
51. 通过图像信息采集方法获取合格照片图像，作为待测量图片；
52. 对待测量图片进行图像预处理，包括图像归一化和图像缩放处理；
53. 根据计算机显示窗口的比例将待测量图片清晰地显示在操作界面中；
54. 利用鼠标在显示于操作界面中的待测量图片上手绘画线测量建筑物墙壁缺陷，所 述建筑物墙壁缺陷包括裂缝长度、裂缝宽度和填充物面积缺陷测量中的一种或多种。
2. 如权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，其特征是，步骤S1所述图 像信息采集方法具体为将摄像机或照相机镜头尽可能垂直于待拍摄建筑物平面或圆弧面 的平切面进行拍照采集照片图像；所述合格照片图像为bmp、jpg或jpeg格式的照片图像。
3. 如权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，其特征是，步骤S2所述图 像缩放处理是将待测量图片按长度和宽度等比例进行压缩或拉伸，使图片与计算机显示窗 口的比例相适应。
4. 如权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，其特征是，所述步骤S4中 裂缝长度的测量具体是：利用鼠标沿着显示于操作界面中的待测量图片上的裂缝所在的曲 线进行手绘画线；通过分段积分方法计算画线的长度，得到实际裂缝的长度，所述分段积分 通过公式1进行计算： L= /ljdi公式 1 公式1中，L是用鼠标在待测图像上沿着待求长度的裂缝的中心线所绘制曲线的实际 物理长度，屯是整个绘制曲线过程中将曲线分成的微小直线段的数量；1 ,是在绘制曲线过 程中鼠标最小移动单位两点间的直线距离，即将所绘制的曲线拆分成小的每一段直线的长 度，^通过公式2得到：
公式2中，Xm为所点选两点之间线段在X轴方向的实际物理尺寸，由公式3得出：
ym为所点选两点之间线段在Y轴方向的实际物理尺寸，由公式4得出：
公式3和公式4中，Xni为当前图像的X轴方向实际物理尺寸；yni为Y轴方向实际物理 尺寸；Pnx为当前图像的X轴方向总像素数；Pny为当前图像的Y轴方向总像素数；pm为所选 两点在X轴方向上像素跨度；pny为所选两点在Y轴方向上像素跨度。
5. 如权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，其特征是，所述步骤S4中 裂缝宽度测量具体是：通过用鼠标选点的方式确定待测裂缝区域两侧的两个点；所述两个 点形成的直线与所述裂缝所在直线或裂缝待测量点所在曲线的切线相垂直；由所述两个点 连成的直线的长度得到裂缝的宽度值。
6. 如权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，其特征是，所述步骤S4中 填充物面积测量具体包括如下步骤： 1)通过拖动鼠标画线绘图的方式划定一个封闭区域的外边沿轮廓，作为待测量面积的 填充物区域； 2) 从填充物区域的圆边上的一点开始位置沿顺时针或逆时针走向画出一个首尾相接 的圆或近似圆，刚好围绕填充物； 3) 在整个绘圆形轮廓线的过程中会在导入图片上显示出鼠标画过的曲线，用于将手动 所绘曲线与实际的填充物外边沿曲线进行对比，进行更正和重绘； 4) 通过分段积分方法来确定轮廓的长度，再通过内部映射和转换，将轮廓长度转换成 单位为_的实际图像对应拍摄区域的轮廓长度，把该长度作为圆形或近似圆形的周长L， 通过公式21得到圆形或近似圆形的填充物的面积S:
公式21中，S为圆形或近似圆形的填充物的面积；L是圆形或近似圆形的周长的实际物 理长度（单位为_)，通过公式1得到；为圆周率。
7. 如权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法，其特征是，在步骤S5所述 手绘画线之前，还通过图像局部点选放大方法，将显示于操作界面中的待测量图片进行放 大，以便于手绘画线操作；所述图像局部点选放大方法包括如下步骤： 1) 设定放大倍数和放大区域； 2) 通过鼠标点击在导入图片上选择待放大区域，通过最近点插值算法进行局部放大， 得到按照设定的放大倍数和放大区域进行放大的图片。
8. 利用权利要求1所述基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法实现的建筑物墙壁缺陷 测量系统，包括用于获取合格照片图片的图像信息采集模块、用于将图片进行预处理的图 像处理模块、用于将图片进行压缩后显示在操作界面上的图像显示模块和用于对界面中的 图片上的建筑物墙壁缺陷进行测量的缺陷测量模块；所述缺陷测量模块包括用于测量裂缝 长度的裂缝长度测量模块、用于测量裂缝宽度的裂缝宽度测量模块和用于测量填充物面积 的填充物面积测量模块中的一个或多个。
9. 如权利要求8所述建筑物墙壁缺陷测量系统，其特征是，所述合格照片图片具体为 对实际的建筑物外表面拍摄的未经过合成或处理的真实照片；所述拍摄照片对应的建筑物 表面拍摄区域的实际物理尺寸为17. 32*12. 74mm，长宽偏差在0. 4mm以内；所述拍摄照片的 像素数不低于1920*1060。
10. 如权利要求8所述建筑物墙壁缺陷测量系统，其特征是，所述系统还包括照片导入 模块，用于导入离线采集到的照片图像，作为待测量图片进行墙壁缺陷测量。
【专利摘要】本发明公布一种基于图像的建筑物墙壁缺陷测量方法及其系统，通过获取建筑物墙面的图像并进行图像处理、显示和计算测量；具体是基于待测量图片，利用鼠标在显示于操作界面中的待测量图片上手绘画线测量建筑物墙壁缺陷，获得墙面上建筑物的裂缝长度、裂缝宽度和填充物或圆斑面积等缺陷信息中的一种或多种，适用于针对任何钢筋混凝土结构建筑物的外表面进行建筑物的裂缝长度、裂缝宽度和填充物或圆斑面积等缺陷信息的测量。本发明测量精度高，测量精度可达到0.1mm；同时可以实现在线测量和离线再测量等功能，且操作简单方便，易于使用。
【IPC分类】G01N21-95
【公开号】CN104568981
【申请号】CN201510005337
【发明人】石晓伟, 孔海志, 张晓昊, 郑鹏尚, 杨晓奇, 赵大威
【申请人】中科华核电技术研究院有限公司北京分公司, 中国广核集团有限公司, 中国广核电力股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日