【摘 要】基于數(shù)字圖像的技術(shù)是一種新的對(duì)土木結(jié)構(gòu)物的損傷裂縫進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，它跟以往的試驗(yàn)土木結(jié)構(gòu)物損傷裂縫的方法比較，具有較多的優(yōu)勢(shì)，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土木結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)的整體或者局部上的位移或者損傷裂縫等進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線測(cè)試，還能夠通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)所采集到的土木結(jié)構(gòu)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土木結(jié)構(gòu)物中損傷裂縫等的準(zhǔn)確快速分析。基于此，本文對(duì)基于數(shù)字圖像技術(shù)在土木結(jié)構(gòu)物損傷裂縫檢查中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像技術(shù)；土木結(jié)構(gòu)物；損傷裂縫檢查

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)被不斷推廣應(yīng)用，已經(jīng)成為21世紀(jì)的重要標(biāo)志之一。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)功能逐漸豐富和強(qiáng)大，其中圖像處理功能是計(jì)算機(jī)的重要功能之一，隨著該功能的增強(qiáng)和應(yīng)用，基于數(shù)字圖像處理技術(shù)也迅速發(fā)展。隨著該技術(shù)的不斷成熟，其在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用并取得了良好的成效。尤其是在土木工程中，該技術(shù)的應(yīng)用非常重要。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土木結(jié)構(gòu)物損傷裂縫的在線實(shí)時(shí)快速檢測(cè)，并且檢測(cè)的內(nèi)容較多，能夠?qū)崿F(xiàn)整體的檢測(cè)，也能實(shí)現(xiàn)局部檢測(cè)，能夠?qū)α芽p進(jìn)行檢測(cè)，也能夠檢測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形情況以及位移情況。該技術(shù)在土木工程中還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)， 并且將計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析和處理，從而使得檢測(cè)的結(jié)構(gòu)更加精確?；跀?shù)字圖像技術(shù)在土木工程中對(duì)于土木結(jié)構(gòu)物的損傷檢測(cè)是目前以及未來重要的應(yīng)用，并將隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷發(fā)展。

一、土木結(jié)構(gòu)物損傷裂縫檢查中傳統(tǒng)的圖形處理方法的缺陷

土木結(jié)構(gòu)物的損傷裂縫檢查包括實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)檢查以及對(duì)其進(jìn)行的健康檢測(cè)。一般來說，實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)檢查中，是對(duì)土木結(jié)構(gòu)物的裂縫以及位移情況、土木結(jié)構(gòu)的撓度等進(jìn)行檢查，如果采用傳統(tǒng)的圖形處理方法，則具有較多的缺陷。在測(cè)量過程中，受人為的影響因素干擾較大，并且由于測(cè)量工具較大的限制，使得測(cè)量的精度大大降低。在檢查土木懸臂結(jié)構(gòu)的撓度時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的位移計(jì)進(jìn)行檢查，由于這些結(jié)構(gòu)本身存在著幾何耦聯(lián)， 在檢查其位移時(shí)，其產(chǎn)生位移的情況是：垂直位移產(chǎn)生的時(shí)候同時(shí)也產(chǎn)生水平位移。因此，檢測(cè)出來的結(jié)果并不是縱向上的位移，而是端部兩個(gè)點(diǎn)之間的斜向直線位移。同時(shí)，在安裝位移檢測(cè)器的時(shí)候，人為因素會(huì)帶來較大的誤差。而在健康檢測(cè)中，通常是對(duì)土木結(jié)構(gòu)整體的變形情況進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)實(shí)際上是通過收集土木結(jié)構(gòu)物水平方向上的沉降、位移以及傾斜等的相關(guān)數(shù)據(jù)，來畫出其整體變形的曲線。采用這種方法也存在著一定的缺陷，其測(cè)量的點(diǎn)數(shù)極為有限，并且不能實(shí)現(xiàn)對(duì)整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形情況進(jìn)行判斷的目的。同時(shí)，如果土木結(jié)構(gòu)物的體積比較大，那么在檢測(cè)過程中一般需要采取如水平儀等的移動(dòng)測(cè)量儀器，由于這些儀器在測(cè)量時(shí)需要不時(shí)移動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。有時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中存在著較多的限制因素，使得檢測(cè)過程不能實(shí)施，例如，在對(duì)橋梁以及水壩等較大型的土木結(jié)構(gòu)的檢查中，往往會(huì)出現(xiàn)這些問題。

二、基于數(shù)字圖像技術(shù)在土木結(jié)構(gòu)物損傷裂縫檢查應(yīng)用分析

基于數(shù)字圖像技術(shù)包括兩個(gè)重要的組成部分，其中一個(gè)是數(shù)字化攝像測(cè)試技術(shù)，另一個(gè)是數(shù)字化圖形處理技術(shù)。采用數(shù)字化的攝像測(cè)試技術(shù)，大大提高了土木結(jié)構(gòu)中變形檢測(cè)的效率，并且通過攝像技術(shù)的使用，使得檢測(cè)過程中多獲取的信息量大大增加，獲得的圖像具有較高的真實(shí)性以及客觀性，并且獲取的測(cè)量點(diǎn)比較多，有利于對(duì)土木結(jié)構(gòu)物的損傷裂縫進(jìn)行更全面更客觀的分析。該技術(shù)可以根據(jù)攝像的距離不同，將其分為遠(yuǎn)景以及近景攝像技術(shù)。對(duì)于土木工程中一些在正常的使用過程中會(huì)不時(shí)發(fā)生局部的變形或者裂縫，或者是出現(xiàn)整體位移的一些橋梁、房屋結(jié)構(gòu)，一般可以采用遠(yuǎn)景的攝像技術(shù)，并結(jié)合數(shù)字化圖形處理技術(shù)，準(zhǔn)確客觀地將這些結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的上述癥狀中的各項(xiàng)參數(shù)的變化確定下來。在測(cè)量的時(shí)候，可以在被測(cè)量的土木結(jié)構(gòu)物的一個(gè)選定的位置上固定一個(gè)明亮的光標(biāo)，然后通過遠(yuǎn)距離的攝像技術(shù)將該光標(biāo)攝取下來，然后通過數(shù)字化的圖像處理技術(shù)，對(duì)該光標(biāo)的具體位置進(jìn)行確定。目前，這種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了土木結(jié)構(gòu)物較高難度的檢測(cè)。例如，它可以對(duì)一些距離很遠(yuǎn)的，在幾百米甚至幾千米之外的土木結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，還能夠?qū)σ恍┖艽笮偷慕ㄖ镞M(jìn)行檢測(cè)。而近景的攝影測(cè)量技術(shù)則通常用在土木結(jié)構(gòu)物局部的變形或者裂縫的監(jiān)測(cè)中，這種近距離監(jiān)測(cè)方法，能同時(shí)應(yīng)用在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)中。

將基于數(shù)字圖像技術(shù)和以往的圖形處理方法在土木結(jié)構(gòu)物損傷裂縫檢查中的應(yīng)用效果進(jìn)行比較，它具有以下優(yōu)勢(shì)：

第一，這種新的技術(shù)不需要通過接觸構(gòu)件就能夠獲取構(gòu)件的損傷、裂縫以及變形、位移等參數(shù)和信息，因此，它是一種應(yīng)用于土木結(jié)構(gòu)物試驗(yàn)的非接觸式的先進(jìn)技術(shù)。采用該技術(shù)能夠快速并準(zhǔn)確地獲取結(jié)構(gòu)物的裂縫寬度以及變形等參數(shù)，大大提高了檢測(cè)的效率。

第二，這種方式在檢測(cè)過程中信息的獲取是連續(xù)的，因此，可以得到連續(xù)的圖像信息，有利于對(duì)土木結(jié)構(gòu)物進(jìn)行更真實(shí)的分析。同時(shí)，這種技術(shù)還具有重現(xiàn)的功能，可供多次的分析應(yīng)用。

第三，通過圖像處理形成立體成像 數(shù)字實(shí)時(shí)顯示結(jié)構(gòu)的撓度、位移、裂縫位置等。借助于計(jì)算機(jī)對(duì)攝取的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成立體圖形， 并將結(jié)構(gòu)的撓度、位移、裂縫數(shù)據(jù)信息可視化， 從而反映結(jié)構(gòu)在所有受力階段的工作性能。

第四，需要較高的軟、硬件支持 應(yīng)用圖形數(shù)字化技術(shù)所需的儀器設(shè)備復(fù)雜， 操作技術(shù)要求高。對(duì)于不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用場(chǎng)合， 往往需要較高配置的計(jì)算機(jī)軟、硬件。

最后，這種技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代的多媒體教學(xué)具有重要意義。它能夠使土木結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的多媒體教學(xué)具有豐富的數(shù)據(jù)信息，并提供動(dòng)態(tài)化的圖像信息。從而加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)土木結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，這種技術(shù)使得圖像信息等具有重復(fù)使用的功能，因此，可以多次進(jìn)行演示，節(jié)省了教學(xué)資源。

參考文獻(xiàn)

[1] 于承新， 等， 徐芳1 數(shù)字?jǐn)z影與計(jì)算機(jī)技術(shù)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形中的應(yīng)用[ J]1 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)， 2001，15( 3) : 232- 2341.

[2] 徐 芳， 等1 利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量進(jìn)行結(jié)構(gòu)撓度的變形監(jiān)測(cè)[ J]1 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)( 信息科學(xué)版) ， 2001， 26( 3) : 256- 2601.

[3] 于承新， 等1 數(shù)字?jǐn)z影觀測(cè)鋼結(jié)構(gòu)中心軸線變形的應(yīng)用探索[ J]山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 2000， 14( 2) : 138- 1401.

[4] 曾接賢， 等1 三維物體的形態(tài)圖表達(dá)方法[ J]1 中國圖像圖形學(xué)報(bào)， 200219，( 7) : 906- 9101.