型进行详述。
[0045] 如图1所示，本实用新型混凝±桥梁裂缝检测装置由供电模块8、与供电模块8相 连的计算机7和与计算机7连接的测距模块6、图像获取模块构成，计算机7中内置有顺序 相连的图像处理模块裂缝特征提取模块和裂缝信息存储模块，
[0046] 在该装置工作过程中，供电模块8向系统各模块所使用的设备供电，保证系统中 其它各个模块的正常工作。
[0047] 测距模块6为悚卡迪±通D2激光测距仪，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U。
[0048] 图像获取模块，包括L邸光源1，单反相机2,激光器3,投影仪4,CCD数字相机5， 该模块进行图像采集的具体步骤如下：
[0049] 1)如图4所示，由计算机7控制，通过投影仪4向桥梁底面投射出一个棋盘状的网 格图像9,W此来对桥梁底部进行区域划分。
[0050] 对划分后的区域进行编号，W便图像记录和管理，从左至右依次记为 [1，1]，[1，2]，…，从上至下依次记为[1，1]，巧，1]，…，依次类推。
[0051] 2)通过尼康单反相机2,依次对桥梁底面方格区域进行拍摄，拍摄顺序为从上至 下，从左至右。
[0052] 在光线不足的情况下可W通过L邸光源1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。LED光源1具有高频稳定和低功耗的特性，并且和单反 相机2快口同步控制，当快口按下时，单反相机2向计算机7发出信号，打开LED光源对桥 面进行拍摄，延迟Is后关闭L邸光源1。
[0053] 与此同时，指示模块是一个安装在单反相机2天文望远镜上的强光激光器3,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。
[0054] 3)在使用单反相机2对网格区域进行拍照的同时，安装在天文望远镜上的激光器 3便会标记出单反相机2正在拍摄的网格区域，例如图4中的[5, 2]，同时CCD数字相机5 也会对桥梁底面进行拍摄，并将图像传到计算机7中，经过计算机7对激光器3激光标记的 识别，判断出正在拍摄图像的方格区域，然后将幻灯片图片相关方格进行标记，再通过投影 仪4将图片投射到桥梁底面，由此可W直观地分辨出已拍摄区域和待拍摄区域，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。
[0055] 由于桥梁裂缝的宽度一般都比较小，大部分裂缝的宽度有可能只在1mm之内，该 就使得采集到的每条裂缝在一定的宽度内的所占有的像素个数会少一些。而只有当数码相 机的分辨率偏高时，每个单位像素所表示的宽度就会略小一些。因此，只有采用高倍数像素 的数码相机才能够很好地提升对裂缝识别的准确度，结合现有的数码技术，本实用新型采 用尼康单反相机，并安装可自动控制转动的Meade天文望远镜镜头。
[0056] 图像处理模块，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。
[0057] 滤波处理，桥梁图像表面通常情况下会受到很多噪声干扰，其原因有；（1)成像系 统引起的渐变的噪声或者光照条件不均匀；（2)不规则物体，如油污或者其他非混凝±物 质的影响；（3)混凝±本身颗粒间隔引起的随机噪声。噪声的干扰在很大程度上降低了图 像的质量，给图像的检测和识别带来很多困难，所W在对图像进行分割之前，需要做平滑处 理W减弱噪声的影响。
[0058] 本实施例中，采用中值滤波方法对裂缝图像进行滤波处理，中值滤波能较好地保 留图像边缘，图像轮廓比较清晰，可W得到比较好的平滑效果。
[0059] 中值滤波的原理是用一个窗口，窗口大小为3x3, 5x5, 7x7,…，在图像上滑动，把窗 口中像素的灰度值按升或降的顺序排列，取排列在正中间的灰度值作为窗口中也所在像素 的灰度值。中值滤波是一种典型的非线性滤波器，通常选用的窗口有线形、方形、十字形和 圆形等。
[0060] 如图5所示，经过不同尺寸窗口对比发现，窗口越小，图像细节保护越化去噪能 力越差。相反，窗口越大，去噪能力越强，但细节保护能力越差，经过比较，本实施例中选取 5巧的十字形窗口对图像进行中值滤波处理。
[0061] 图像分割，一般图像由背景和目标物体组成，由于他们对光线的反射能力不同，通 常情况下，裂缝较背景暗，因此可W选择一个灰度阔值将物体区域分割开来。本实施例中， 选择全局阔值法Kittler二值化方法对图像进行二值化处理。
[0062] 设f(x，y)是原始灰度图像，Kittler二值化的处理公式为：
[0063]
【主权项】
1. 一种基于数字图像处理的混凝土桥梁裂缝检测装置，其特征是：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： 供电模块，用于向装置中各个模块输出稳定电源； 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； 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； 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； 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； 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。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述投影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，以此 来对桥梁底部进行区域划分。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述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。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征是：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，可以获得较高的放大倍数，从而实现 远距离拍摄的需求。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征是：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。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征是：光线增强模块是一个和相机快门同步控制 的闪光灯，在光线不足的情况下可以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。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述测距模块为激光测距仪，测量范围为 0. 05m_100m。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于数字图像处理的混凝土桥梁裂缝检测装置，其特征是：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。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。
【IPC分类】G01N21-88
【公开号】CN204405556
【申请号】CN201420822397
【发明人】英红, 吴倩, 刘洪林
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月23日