远距离混凝土桥梁结构表面裂缝精确提取算法

在分析桥梁结构表面裂缝图像特征基础上,结合改进Snake主动轮廓模型图像分割算法,融合距离传感器信息,提出一种综合高分辨率图像采集、裂缝敏感区域截取、孤立噪声去除、裂缝旋转和标记的裂缝提取算法,实现了交互式远距离混凝土桥梁结构表面裂缝的精确提取。分析结果表明:改进Snake主动轮廓模型图像分割算法误分率为3.89%,运算时间为153ms,试验对比裂缝宽度显微镜观测值,裂缝提取绝对误差小于0.05mm,该算法可满足工程检测需求。     

基于无人机及Mask R-CNN的桥梁结构裂缝智能识别

桥梁结构表面裂缝检测为桥梁状态识别、病害治理、安全评估提供了重要状态信息和决策依据。为解决传统人工检测方法存在的危险性高、影响交通、费用昂贵等问题,提出基于无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）及深度学习的桥梁结构裂缝智能识别方法。采用大疆M210-RTK多旋翼无人机进行贴近航摄,获取桥梁结构混凝土表面高清图像;利用SDNET裂缝数据集等图像资源,制作1 133张标记裂缝精确区域的深度学习训练样本图像库;引入掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN）深度学习算法,训练和建立Mask R-CNN裂缝识别模型;基于Mask R-CNN裂缝识别模型,采用矩形滑动窗口模式扫描混凝土表面高清图像,实现裂缝自动识别和定位。构建包含图像二值化、连通域去噪、边缘检测、裂缝骨架化、裂缝宽度计算等流程的图像后处理方法,实现裂缝形态及宽度信息自动获取。通过精度验证试验,证实采用M210-RTK无人机+ZENMUSE X5S相机+45 mm奥林巴斯镜头的组合装备,当无人机至桥梁结构表面垂直距离为10.0 m时,无人机方法识别的裂缝宽度与裂缝测量仪结果吻合,其绝对误差小于0.097 mm,相对误差小于9.8%。将该无人机裂缝检测方法应用于高136.8 m长沙市洪山大桥桥塔表面裂缝检测,采用深度学习Mask R-CNN算法进行裂缝智能识别,其裂缝识别准确率和召回率分别达到92.5%和92.5%。研究结果表明：无人机桥梁裂缝检测方法可实现高耸桥梁结构表面裂缝的远程、非接触、自动化检测,具有重要的科学研究和工程应用价值。     

基于数字图像处理的表面裂缝宽度测量

为了避免传统人工裂缝宽度检测方法耗时、耗力、危险、花费高等缺点,提出了一种新的基于数字图像处理技术的表面裂缝宽度测量方法。介绍了该法首先通过编制的程序对采集到的数字图像进行像素标定、灰度转换、阈值分割、中值滤波等步骤后,提取裂缝的图像,进而计算得到裂缝的宽度的过程。同时,利用试验方法对该法进行了误差分析,验证了该法具有相当高的精确性与可行性,可以满足工程实际的需要。     

基于图像连通域的桥梁裂缝提取方法

裂缝是水泥混凝土桥梁的一种常见病害形式,基于图像的桥梁裂缝病害检测是实现桥梁数字化无损检测的一项新技术.为此,提出了一种基于图像连通域的桥梁裂缝提取方法,以实现从桥梁图像上准确识别裂缝,并提取其特征参数.针对水泥混凝土桥梁图像采集时,施工接缝、光照、污损、抖动等因素造成的干扰,主要分3个步骤实现裂缝目标的提取:(1)对...     

基于数学形态学的路面裂缝图像处理技术

为精确提取路面裂缝信息,将数学形态学方法应用于路面裂缝图像的分析与处理中。首先将目标图像二值化并通过全局阈值法对其进行预处理,然后通过数学形态学的开、闭运算去除图像噪声;为修补裂缝断裂,对目标图像进行膨胀、细化循环操作;为捕获目标图像边缘的有效信息,通过形态学边缘检测算子对图像边缘进行叠加与捕获。最后,采用轮廓链码方法对检测结果进行计算。结果表明,单一纵向裂缝循环14次最佳,路面龟裂循环37次最佳。经数学形态学方法进行处理的裂缝计算结果与实际检测结果相比误差小于5%。     

高速公路路面裂缝识别算法研究

经过研究给出了不均匀光照的路面裂缝图像识别的详细算法。算法采用多窗口中值滤波进行图像平滑,既能去除图像的噪声点,又较好地保留了裂缝的边缘信息;使用背景子集图像插值校正法进行灰度校正,有效地克服了不均匀成像对后期图像分割的影响;采用otsu阈值分割、形态学去噪及连通区域标记完成裂缝图像分割;选用连通区域个数、投影特征和分布密度3个参数完成裂缝分类;最后提取裂缝长度、宽度和破损面积等裂缝参数。实验结果显示分类准确率为94%,线状裂缝长度误差均值为7.2%,宽度误差均值为11.3%,非线状裂缝的面积误差均值为9.6%,表明这一方法有效、可靠。      

混凝土路面裂缝分布GPR探测能力数值分析

以混凝土路面裂缝为探测目标,通过室内模拟试验和数值模拟分析研究探地雷达(GPR)对出露裂缝宽度和延展深度、倾斜裂缝及隐伏裂缝等各种情况的探测能力。研究表明混凝土中发育的出露地表或隐伏裂缝都会造成1.5G天线GPR探测剖面上混凝土界面同相轴断开,并伴随八字形异常存在;裂缝越宽,同相轴断开距离越大;裂缝延展深度并不能得到有效反映。对于倾斜裂缝,1.5G天线对倾斜角度及延展深度有很好的反映效果。雷达采样间距及裂缝含水量的变化均会对剖面产生影响。     

混凝土路面裂缝分布GPR探测能力数值分析

以混凝土路面裂缝为探测目标,通过室内模拟试验和数值模拟分析研究探地雷达(GPR)对出露裂缝宽度和延展深度、倾斜裂缝及隐伏裂缝等各种情况的探测能力。研究表明混凝土中发育的出露地表或隐伏裂缝都会造成1.5G天线GPR探测剖面上混凝土界面同相轴断开,并伴随八字形异常存在;裂缝越宽,同相轴断开距离越大;裂缝延展深度并不能得到有效反映。对于倾斜裂缝,1.5G天线对倾斜角度及延展深度有很好的反映效果。雷达采样间距及裂缝含水量的变化均会对剖面产生影响。     

基于曲率相似性的路面连续纵长裂缝匹配方法

车载相机拍摄得到的路面裂缝形状分布随机,且由于视场角有限每次只能拍摄到道路上纵向长裂缝的一部分,导致纵长裂缝检测不完整。利用逆透视变换方法将车载相机采集的道路前方倾斜图像转化成正射图像,以去除纵长裂缝图像的透视变形;采用深度学习中的语义分割网络Deeplab V3+实现裂缝像素的提取;在此基础上,提出基于曲率相似性的由粗到精的两阶段路面连续纵长裂缝匹配方法。将待匹配的裂缝曲线分割为一连串相互重叠的子曲线序列,相互匹配的子曲线即为裂缝曲线相匹配的部分;利用曲率将子曲线局部形状与走势的特征表达为描述符,使用Kd-tree最邻近匹配算法对曲线描述符进行快速粗匹配。根据连续2张道路图像中纵长裂缝在空间位置分布上延续的特征,在裂缝曲线分割成子曲线时添加约束条件,前1张图像中裂缝曲线的起点和后1张图像中裂缝曲线的终点分别作为各自子曲线的1个端点;在粗匹配结果的基础上,逐步缩小分割曲线的间隔,迭代提高子曲线描述符间的归一化互相关系数,直至其大于等于阈值或者迭代次数超出最大迭代次数,实现对粗匹配结果的精调整。为验证算法精度,以武汉大学校园内路面不同类型的连续纵长裂缝为对象开展实验,匹配结果误差最小为0.688像素,精调整的误差比粗匹配平均减小24.19%。为进一步验证噪声下干扰的稳定性,仿真环境下增加了裂纹像素噪声;当高斯噪声的标准差从0增大到2像素时,匹配结果误差仅增大了1.083像素。将所提方法与SIFT算法进行对比,10组实验中,所提方法都能匹配成功;而SIFT算法在其中2组实验中匹配结果完全错误,表明所提算法有较好稳定性。      

双目视觉技术在城市道路路面裂缝检测中的应用

针对传统城市道路路面裂缝检测效率低下、成本过高等问题,提出了一套基于双目视觉与数字化图像处理的自动化检测方法。用一对CCD工业相机同时采集道路表面裂缝,再对图像进行数字二值化处理以提取裂缝特征点,根据双目视觉理论计算特征点的坐标,由此计算路面裂缝的最大宽度和最大长度,从而实现对城市道路路面裂缝的快速自动化测量。计算结果表明:被测路面裂缝的最大宽度与最大长度测量误差分别控制在10%和1%以内,符合相关技术标准要求,且检测耗时大为缩短。     

关于通过图像灰度判断裂缝宽度的研究

随着近年来无人机技术的快速发展,利用无人机携带高清云台相机进行桥梁检测逐渐成为一种快速、高效的检测手段。利用无人机进行桥梁检测最重要的一个问题是对拍摄图像的判读,如何从拍摄的影像资料里准确获取病害尺寸一直是困扰检测工程师的大问题。本文针对该问题,提出了一种通过灰度图像计算裂缝宽度的方法,并进行了相关的实验,计算结果表明对于0.2mm以上的裂缝计算的准确度较高。     

基于三维激光数据的水泥路面裂缝宽度检测可靠性研究

为研究三维激光点横向间距对水泥路面裂缝宽度检测结果的可靠性，文章采用室内三维激光检测系统，获取4组激光点横向间距为0.5 mm～1.5 mm的水泥混凝土裂缝试件高程数据，并建立三维模型，识别裂缝宽度并划分为3种分级水平，分析了激光横向点间距对不同严重等级裂缝宽度检测结果的可靠性及其误差变化规律。结果表明：随着激光点间距增加，裂缝宽度检测相对误差明显增大；而当裂缝宽度不断增大时，0.5 mm间距下重复检测结果的变异系数由2.62%降低至0.22%；裂缝宽度检测的绝对误差可能会高估病害严重程度等级，影响路面破损状况评价准确性。     

隧道衬砌裂缝精细化识别及其评价

为了研究隧道衬砌裂缝形态的精确描述与特征量化,采用隧道衬砌全景图像的方法,以某隧道工程为依托,通过隧道衬砌展开影像生成器软件将采集的衬砌裂缝影像进行特征点提取、匹配、模型识别、图像展开与拼接处理,得到较为全面反映隧道衬砌全景展开图像。从图像增强的预处理、图像边缘检测、裂缝特征区域干扰点去除、裂缝连接及特征统计方面进行算法分析,并通过连通区域标记方法寻找裂缝的端点来确定缺陷在图像中的空间位置及角度方向,运用裂缝像素位置关系原理进行裂缝长度的换算统计,从而提取出衬砌裂缝的详细特征信息,开发出一套隧道表面衬砌裂缝识别评价系统,为隧道衬砌裂缝检测提供一种便捷、高效、全面的综合检测系统。结果表明:该方法运用自主开发的TLIM软件实现了将空间图像转为平面图像,具有很好的描述性及测量性;通过实践证明该方法大大降低了"伪裂缝"的干扰,提高了对裂缝识别的准确率;该方法实现了裂缝的有效连接与连接段裂缝种子的恢复,还原真实裂缝形态信息,从而可以得到详细完整的裂缝统计特征信息;该技术方法实现了对缺陷的精细化描述定位,主要从其裂缝位置、长度、方向等方面进行量化分析;该技术方法目前已在具体工程中获得应用且效果尚佳。     

图像处理技术在混凝土桥梁裂缝检测中的应用研究

通过设置裂缝提取流程,经过灰度化、图形增强、空间滤波以及灰度阈值分割等裂缝图像预处理技术,对桥梁裂缝检测图像进行特征提取,并作出判断,避免了将干扰物误认为裂缝目标的现象。实践证明:这种方法对提取桥梁检测图像中的裂缝是准确有效的。     

基于Matlab图像处理方法的桥梁裂缝宽度检测研究

为实现桥梁裂缝检测的快速化和智能化,基于Matlab图像处理技术,提出一种非接触式的桥梁裂缝测定方法,其主要通过预先获取桥梁裂缝图像,采用图像灰度化和中值滤波去噪的方法对目标裂缝图像进行预处理,并通过多次腐蚀和膨胀操作,消除裂缝二值图像的边缘毛刺,最后调用Minboundrect函数对目标裂缝图像进行精确测定。结果表明:所选裂缝样本点的宽度尺寸测定值与真值间的相对误差满足工程要求。     

基于改进距离正则化水平集的钢轨表面缺陷提取方法

针对现有钢轨表面缺陷检测方法复杂度过高且精确率较低,提出基于Sigmoid对比度拉伸的距离正则化水平集算法.通过对数变换和均值操作对钢轨图像进行预处理;根据钢轨表面图像梯度变化,以Sigmoid对比度拉伸方法替换距离正则化水平集中的停止函数;根据初始轮廓曲线演化方向的特点,通过新的自适应速度函数替换距离正则化水平集中的演化速度常量;以曲线演化的最终轮廓提取缺陷区域.仿真实验显示,新算法在钢轨表面缺陷数据集中的精确率为99.07%,豪斯多夫距离平均值为6.64,检测缺陷用时为16.46 s.与DRLSE、DCNNs和CTFM算法相比,改进的距离正则化水平集算法提升了检测的精确率和检测速度,对噪声具有一定的鲁棒性并适用小范围缺陷检测.      

雾霾天气下的桥梁裂缝检测

随着空气湿度增加及雾霾加剧,能见度降低,晴朗天气下传统的桥梁裂缝检测已不能满足不良天气检测的需要.针对此问题,提出一种新的桥梁裂缝检测方法,将暗通道先验去雾算法和图像处理裂缝检测相结合.在能见度下降的情况下,对待检裂缝图片进行暗通道去雾处理,获取去雾后的图像.接下来进行裂缝检测,通过灰度化,均值滤波对图像预处理,边缘检测和图像分割,使用连通分量提取获取裂缝特征,再通过计算裂缝的分布密度来判断裂缝类型.使用200张桥梁裂缝图片进行检验,实验结果表明,该算法识别横向、纵向、网状裂缝的准确度可以达到93. 3%,90%,87. 5%,具有良好的识别能力,弥补了传统算法的局限性,桥检适用范围得到了推广.     

疲劳荷载作用下钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算方法

为了研究疲劳荷载作用下钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算方法,研究了重复荷载作用下裂缝宽度的开展规律,对混凝土及钢筋材料疲劳性能对结构裂缝开展影响进行了分析;修正得到了疲劳荷载作用下钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算公式。研究表明,钢筋混凝土受弯构件在疲劳荷载持续作用下,裂缝宽度整体上呈现出逐渐增大的趋势,但裂缝宽度变化率逐渐降低,最终进入稳定发展阶段;通过引入钢筋与混凝土黏结滑移相关参数以及受压区混凝土应变增大系数,修正得到的疲劳荷载作用下构件裂缝宽度公式计算结果与试验值吻合良好。     

聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁受弯性能研究

为研究聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁的受弯性能,对6根矩形截面梁进行了集中荷载作用下试验研究。对比分析了聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁的受弯承载力、正常使用阶段的裂缝宽度。研究表明:聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁的受力性能与普通钢筋混凝土梁相同,其裂缝宽度、受弯承载力均可以按照现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中相关公式计算。掺入聚丙烯纤维可以减小裂缝间距和裂缝宽度,以满足裂缝宽度限值的要求;同时还可以提高试件的抗裂能力。     

基于图像分析技术的混凝土表面色差检测及评定

混凝土色差是混凝土结构外观质量检测与评定时的重要参数之一。目前,混凝土色差的评定主要依据检测人员的经验对混凝土表面颜色的均一性进行直观定性判断,其结果难以客观评定混凝土的外观质量。基于图像分析技术的应用,提出采用数码相机现场采集混凝土结构表面图像,对图像进行灰度转换,计算灰度图像的标准差,考虑人类视觉识别特征和拍摄环境的影响,建立混凝土表面色差的定量评价体系和方法。基于所提方法,对一混凝土结构的表面进行了对比试验,结果表明：该方法能有效检测与评定混凝土表面色差缺陷。