基于图像处理的混凝土桥梁底面裂缝检测方法的研究.doc

ｌＳｌ６７０２ ，泓Ｉ，，皂乐二人 硕士学位论文 基于图像处理的混凝土桥梁底面裂缝检测方法的研究 ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｏｎｃｒｅｔｅＢｒｉｄｇｅＢｏｔｔｏｍＣｒａｃｋＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄ ｏｎＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 作者：张国旗 导师：鄂明成 北京交通大学 ２０１０年６月 一－ 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明）一学位论文作者签名：私同教导师签名：‘茗彳以氏签字日期：Ⅵ／ｏ年ｉ月昭日签字日期：－ｚ痧ｌｏ年易月ｆ细 ｌ●－ 中图分类号：ＴＰ３９１．４学校代码：１０００４ＵＤＣ：００４．９密级：公开 北京交通大学 硕士学位论文 基于图像处理的混凝土桥梁底面裂缝检测方法的研究ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｏｎｃｒｅｔｅＢｒｉｄｇｅＢｏｔｔｏｍＣｒａｃｋＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄ ｏｎＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 作者姓名：张国旗学号师姓名：鄂明成职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：机械制造及其自动化研究方向：先进制造过程与系统 北京交通大学２０１０年６月 致谢 本论文的工作是在我的导师鄂明成副教授的悉心指导下完成的，鄂明成副教授不遗余力地授业解惑，不仅保证了毕业论文的顺利完成，而且使本人的专业理论水平和科研能力得到了巩固和提高。从导师这里，我不仅收获了知识，更为重要的是学习了导师严谨的治学态度和科学的工作方法。在学习和生活中，导师的言传身教使我在做人做事方面学到了很多东西。饮水思源，在此衷心感谢两年来鄂明成老师对我的关心和指导。一 王纪武副教授倾心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很多的关心和帮助。王老师积极乐观、平易近人的态度和严谨的科研作风，深深地感染了我。在此向王纪武老师表示诚挚的谢意。 李建勇老师、程卫东老师、王恒老师、温伟刚老师对于我的科研工作都提出了许多的宝贵意见，感谢他们无私的帮助和指导。 在实验室工作及撰写论文期间，郑贞其、李振华、聂蒙、蔡光明、郭文亮等同学对我论文中的相关研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外要感谢远方的家人和身边的朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 ，气 ●， 中文摘要 摘要：为了实现桥梁检测机器人对混凝土桥梁底面裂缝的检测，降低人工桥下作业的劳动强度和风险，提高桥梁检测的效率，本文采用图像处理的技术和理论对裂缝的检测方法展开了研究。 桥梁底面状况复杂，采集图像时易受室外光照条件的影响，图像中除了裂缝 ， ｊ外，还可能包含油污、笔迹、粘结物等干扰物。由于目标和干扰物之间有一定的 相似性，在图像处理过程中很容易将干扰物错认为裂缝目标，进而影响裂缝检测 ｔ的准确性，造成后续处理结果偏离实际。 针对问题，本文在实验条件下设计了桥梁底面图像的采集方案，确定了图像的标定方法，分析总结了裂缝图像的基本特点，研究了采用图像处理技术检测图像中裂缝目标的理论方法，提出并实现了一种提取裂缝目标的方法，实现了对原始图像的预处理，包括灰度化、图像增强、阈值分割、滤波去噪等，以及后期的图像分析，包括裂缝提取、裂缝分类、尺寸测量、片段连接等。其中重点分析了裂缝的区域特征和灰度特征，对特征值进行了统计与分析，从中提出了提取裂缝目标的依据，选定了判断裂缝类型的若干指标，并以实验结果验证了该方法的有效性。最后基于ＭＡＴＬＡＢ平台开发了检测混凝土桥梁底面裂缝的图像处理软件，并进行了实例验证。 关键词：图像处理；桥梁检测；裂缝提取；片段连接分类号：ＴＰ３９１．４ Ｊ 一 ＇ ●ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂｒｉｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｄｕｃｅｗｏｒｋｅｒｓ’ｒｉｓｋｕｎｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓ，ａｂｒｉｄｇｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｒｏｂｏｔｗａｓｔｏｂｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｃｒａｃｋｓｏｎｔｈｅｂｏＲｏｍｓｕｒｆａｃｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｓａｎｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｉｒｓｉｚｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｒｉｄｇｅｃｒａｃｋｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｃｒａｃｋｕｓｉｎｇｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄ—ｒｅａｌｉｚｅｄａｍｅｔｈｏｄｏ