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桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf
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2022-07-04
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桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf桥墩裂缝识别系统软件使用手册-V1.0.pdf
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基于 opencv 的水下桥墩裂缝识别系统 V1.0
基于 opencv 的水下桥墩裂缝识别系统 V1.0
1
第一章裂缝识别系统
1.1 研发背景
改革开放以来,我国公路建设迅猛发展,作为公路重要组成部分的桥梁也得到了相应发展,
我国大型桥梁的拥有量日益增多。桥梁在交通运输中具有极其重要的作用,公路的无限延伸也将
桥梁的建设置于跨越更大的河流、更大的峡谷、更大的涵洞、更高的维度、更严酷的自然环境中,
这就对桥梁的设计施工、桥梁材料和桥梁养管设备提出了更高的要求。然而有些桥梁在远未达到
设计使用寿命时,就出现耐久性严重退化的现象,给国家经济及人民生命财产安全带来巨大损失,
桥梁结构耐久性及大型桥梁的养护管理问题正挑战新时期的桥梁建造者和养护管理者。
而桥梁养管行业的现状却不容乐观。桥梁养管行业存在着诸多的问题,如桥梁状况信息反馈
不及时、定检周期长,桥梁检查存在空白期、缺乏专用工具、难检桥梁多、漏检问题严重、数据
管理落后等弊端,这就加大了桥梁使用中的危险系数,给人民生命财产安全带来了极大的威胁。
在桥梁如此重要的今天,桥梁安全事故却频频发生。桥梁坍塌所带来的交通问题和对人民群众生
命财产安全的威胁,使我们对桥梁养管更加重视。因此,开发一款专用检测工具刻不容缓。
目前国内外桥梁裂缝检测的主要方法有:人工检测、桥梁监测车检测、无损检测、数字图像
处理检测等。人工检测和桥梁监测车检测两种方法的人员耗费大,效率、精确度低,存在不安全
因素。在无损检测技术中,超声波法和冲击弹性波法主要用于探测混凝土内部裂缝以及裂缝的深
度,后者只能检测扩展方向与表面成直角,没有分支的单纯裂缝 。声发射法只能检测正在发生
的裂缝,不能检测已发生的旧裂缝。传感仪器监测利用埋设在混凝土中的卡尔逊式或弦式测缝计
等仪器进行裂缝监测,其控制范围仅 0.2~1m,属点式检测。由于裂缝出现具有空间随机性,因
此往往漏检。光纤传感监测具有灵巧、精度高、抗电磁干扰,且可靠耐久、易于光纤传输等优点,
可以组成自动化遥测系统,准确地确定裂缝的位置。但构建光纤传感网络的复杂程度和高额的成
本不可忽视。目前,根据数字图像分析技术开发的应用于桥梁裂缝图像检测的分析软件,在实验
室条件下能够以较高的精度提取一定距离范围内拍摄的混凝土裂纹,但在户外条件下,拍摄距离
对图像处理的精度有较大影响,精度随距离增加而降低。在对明显裂纹处理的同时,忽略了图像
中的另一些细节,其中长度小于 2mm 的裂纹被视为噪声会被去除,因此,要将此检测方法应用于
实际工程检测,尤其是微小裂缝的检测,还需要做大量深入的研究。
[1]
基于 opencv 的水下桥墩裂缝识别系统 V1.0
1.2 基本实现功能
2
裂缝识别系统是一个集水下视频采集、云端视频处理、桌面应用效果显示、 qt 界面进行控
制为一体的计算机系统。
裂缝识别系统的主要内容如下:
(1)水下视频采集
我们的水下设备通过摄像头采集桥梁的视频数据。
(2)云端视频处理
我们使用 opencv 这一开源的计算机图形处理项目来对采集的视频进行桥梁裂缝的识别,并
从中筛选出可疑的图片。然后工作人员再对这些可疑图片进行确认,然后将这些信息反馈给桥梁
的负责单位。
(3)桌面应用效果显示
把水下网络摄像头实时产生的视频数据进行显示,工作人员可以随时控制水下设备到指定的
位置。方便实现对不同环境下桥梁的检测。
(4)qt 界面控制
设计 qt 桌面应用来控制水下设备,通过 wifi 协议实现消息的传递,实时地对水下设备进行
控制。
1.3 设计依据
表格 1 裂缝限值
结构类型 裂缝种类
主筋附近竖向裂缝
腹板斜向裂缝
钢筋
混凝土梁
组合梁结合面
横隔板与梁体端部
支座垫石
预应力
混凝土梁
梁体竖向裂缝
梁体纵向裂缝
拱圈横向
砖、石、
混凝土拱 拱圈纵向
拱波与拱肋结合处
允许最大缝宽(mm)
0.25
0.30
0.50
0.30
0.50
不允许
0.20
0.30
其他要求
不允许贯通结合面
裂缝高度小于截面
高度一半
裂缝长度小于跨径
地 1/8
0.50
0.20
基于 opencv 的水下桥墩裂缝识别系统 V1.0
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0.30
不允许贯穿墩身截
面一半
墩台帽
经常受浸蚀性水
影响
墩台
墩台身 常年有水、但无
浸蚀性水影响
有筋
无筋
有筋
无筋
0.20
0.30
0.25
0.35
0.40
0.20
干沟或季节性有水河流
有冻结作用部分
公路桥涵地基与基础设计规范(JTG_D63-2007)
公路桥涵设计通用规范 (JTGD60-2004)
公路桥涵施工技术规范(JTG_T_F50-2011)
公路桥涵养护规范(JTG_H11-2004)
1.4 系统架构
基于 OpenCV 的水下桥墩裂缝识别系统由水上部分、水下部分及地上部分三部分组成。
1)水上部分由微型船体外壳、电源、动力系统、水下探测器收发装置、树莓派、控制电路
以及 GPS 模块组成,其中:
动力系统包括电动机和螺旋桨,用于前进及控制方向;水下探测器收发装置用于水下设备投
放和位置控制;由水下设备采集的视频图像信息输入树莓派,经分析处理后输出裂缝图片和裂缝
所处位置;控制电路用于控制无人船体和水下探测器收发装置;GPS 模块搭载用于获取船体位置。
水下探测器收发装置包括电动机、圆盘、定滑轮以及收发线缆。可以控制水下探测器的运动。
无人船体由电源提供电能,操作人员通过控制电路远程控制动力系统,进而控制微型船体外
壳的位置以及前进方向。当到达指定位置后,通过控制水下探测器收发装置对水下设备进行投放
并控制水下设备的位置。当水下设备采集到桥墩裂缝的图像、视频信息后,通过水下探测器收发
装置传输至微型船体外壳内部搭载的树莓派进行分析处理。同时,搭载在微型船体外壳内部的
GPS 模块可以获取船体位置。通过 wi-fi 信号将识别到的裂缝图片及船体位置传递给其他地面辅
助设备,达到水面人员的迅速定位裂缝位置,精准识别裂缝情况的效果。
2)水下部分由水下探测器、水下探测器收发装置以及配重组成,水下探测系统的主体是水
下探测器,可回传视频,与无人船体上的树莓派结合进行图像处理以识别桥梁裂缝。水下探测器
收发装置用于控制水下探测器的位置以及提供电能。配重用于控制水下探测器的潜入深度。
水下探测器的外表为圆柱形透明外壳,其作用为保证设备的密封性。圆柱形透明外壳内部中
基于 opencv 的水下桥墩裂缝识别系统 V1.0
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有摄像头和照明设备,摄像头具有水下左右 360°,上下 15°仰角的拍摄视角,可获取水下实时
图像。水下探测器的动力系统包括电动机和螺旋桨,可以控制探测器的运动。
水下探测器收发装置包括电动机、圆盘、定滑轮以及收发线缆。圆盘与电动机连接,收发线
缆从圆盘引出,经过定滑轮连接水下探测器。
当微型船体外壳到达指定位置时,水下探测器收发装置将水下探测器及配重从水上无人船释
放,水下探测器依靠动力系统下潜。到达指定深度时,水下探测器依靠动力系统绕桥墩自由移动,
另外有水下探测器收发装置将水下探测器及配重和水上无人船相连,可以在水上无人船的推进下
微调水下探测器的位置。水下探测系统的摄像头可以自由旋转,具有水下 360°,上下 15°仰角
的水下拍摄视角,并在照明设备的配合下进行图像的拍摄并传递给水上无人船。水上无人船通过
有线方式接收图像,利用树莓派进行图像处理,筛选识别后将有裂缝的图片及裂缝坐标以无线信
号的方式传递给其他地上辅助设备。
3)地上部分包括控制台和监视器,工作人员可以通过控制台控制水上部分及水下部分;监
视器实时显示识别到的裂缝照片及裂缝位置,工作人员可以通过监视器监测识别结果。
4)图像处理部分采用 OpenCV [5]图像处理库。OpenCV 是一个开源跨平台的计算机视觉库,
可用于开发实时的图像处理、计算机视觉以及模式识别程序,具有使用方便、运行速度快等特点。
探测器传回的图像和视频由树莓派处理,并实时标记坐标,将处理后的图像传回地上部分。
系统架构图如图 1 所示:
图 1 系统架构图
基于 opencv 的水下桥墩裂缝识别系统 V1.0
第二章软件简介
2.1 设计范围
实现软件功能,需要以下 4 步:图像采集→图像输入→图像处理→图像输出。
2.1.1 图像采集
5
选择高清数码影像采集设备对待检测的混凝土结构的裂缝区域进行图像捕捉,通过调整设备
使拍摄图像的质量最佳。其图像获取过程为:被拍摄的混凝土结构表面裂缝通过光学系统在
CCD/CMOS 图像传感器表面上成像,并对图像进行存储。
裂缝在 CCD/CMOS 图像传感器表面上成像图、数据采集系统流程图、USB 接口电路连接图以
及摄像头获取图像流程图如图 2、3、4 和 5 所示:
图 2 裂缝成像图
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资源评论
- 姚宝宝2023-06-19资源不错,内容挺好的,有一定的使用价值,值得借鉴,感谢分享。
- esmoving2022-11-24资源很好用,有较大的参考价值,资源不错,支持一下。
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