一种混凝土裂缝检测设备、方法以及终端系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混凝土裂缝检测设备，该设备包括：云台、相机、光源、激光测距模块、图像处理显示模块，其中光源、激光测距模块并排固定在云台上，相机可插拔地与所述光源、激光测距模块并排在所述云台上，所述云台用来保持相机姿态，所述光源为所述相机提供照明，所述激光测距模块用来测量相机成像平面上的三个点距离待测表面的距离，所述相机用来采集混凝土结构的裂缝图像，所述图像处理显示模块根据用户指令控制相机、云台、光源以及激光测距模块，对相机采集的裂缝图像进行分析处理，并显示分析处理的结果。本发明专利技术携带方便、响应速度快、检测准确度高，可适用各种户外环境进行检测作业，而且本发明专利技术搭载神经网络模型，对混凝土裂缝识别率高。

A concrete crack detection equipment, method and terminal system

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土裂缝检测设备、方法以及终端系统
本专利技术涉及工程检测
，尤其涉及一种混凝土裂缝检测设备、方法和终端系统。
技术介绍
近年来随着我国经济的飞速发展，基础设施建设成为了中国近年来重要环节。我国的基础设施建设以混凝土结构为主，基建的数量激增导致对其的检验与防护就变得至关重要。无论是高速公路、桥梁还是建筑都应用到混凝土结构，裂缝作为最主要的混凝土结构病害之一，严重影响着混凝土结构的安全稳定。因此，对混凝土结构进行有效的检测至关重要。目前市场上现有的裂缝检测仪均采用传统光学识别方法，从最初的放大镜人工识别到数字化图像识别其原理均为通过凸透镜将裂缝放大到人眼或者计算机能够识别的宽度，读数后通过放大倍数换算进行裂缝宽度测量。传统光学识别的优势是准确度较高，缺点是工作效率低且不能实现对裂缝的数字化存储和精准比对。混凝土结构裂缝会随着结构受力、时间等因素而发生改变，需要进行长期观测并进行比对分析，以便采取有针对性的处理措施，但传统的裂缝观测方法和记录方法很难有效对裂缝同一位置进行精准比对和有效记录。为了满足混凝土裂缝检测发展的需求，对裂缝进行检测。其中，张晶晶提出多尺度输入图像渗透模型，使用不同尺度的输入图像生成高精度的二值裂缝图像；李晓彤采用投影法细分裂缝，根据细分后裂缝的最小外接矩形求解裂缝的数值特征。姜会增提取图像中的高频成分进行裂缝检测，但其算法的抗干扰能力有待提高。Zalama选用Gabor滤波器来检测路面裂缝，并对横向、纵向裂缝进行了有效的分类。张国旗在特定的环境下，设计了采集系统，结合图像处理算法，对裂缝目标进行判断和提取，使用投影特征法进行裂缝的分类以及图像数据的管理。C.Bernstone探讨了在水电站混凝土结构上监测裂缝生长的图像分析技术，先对可疑的裂缝进行标记，再对离散标记点的运动进行了追踪。Nishikawa利用遗传编程的方法设计了一个专用的图像滤波器来抑制噪声，并首次通过图像滤波器的方法检测出大量的裂缝区域，再在目标区域中重复滤波达到消除残余噪声的目的。由于混凝土裂缝图像具有背景纹理复杂、噪声种类繁多、分布无规律等特点，传统的基于图像处理的裂缝检测方法均无法实现对各种复杂环境下的混凝土裂缝检测。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的技术方案。本专利技术的一个方面，提供了一种混凝土裂缝检测设备，该设备包括：云台、相机、光源、激光测距模块、云台控制模块、图像处理显示模块，其中光源、激光测距模块并排固定在云台上，相机可插拔地与所述光源、激光测距模块并排在所述云台上，所述云台用来保持相机姿态，所述光源为所述相机提供照明，所述激光测距模块用来测量相机成像平面上的三个点距离待测表面的距离，所述云台控制模块与所述激光测距模块电性连接，根据激光测距模块的测量信息控制云台使得相机的成像面与待测面平行，所述光源为所述相机提供照明，所述图像处理显示模块根据用户指令控制启动相机、光源以及激光测距模块，对相机采集的裂缝图像进行分析处理，并显示分析处理的结果。可选的，所述相机为面阵相机。可选的，所述激光测距模块还用来测量相机成像面与待测面之间的相对位置关系信息。本专利技术还提供一种基于上述混凝土检测设备的终端系统，该终端系统包括：文件建立模块，用于建立一个文件，在该文件环境下操作下述各模块；相机检测模块，用于检测相机是否连接好；相机控制模块，用于根据指令控制相机启动、拍摄图片；图像显示模块，用于显示相机拍摄的图片；激光测距控制模块，用于控制激光测距模块启动测距，并在达到预定距离时，发出拍摄提醒或者指示，用于测量相机成像平面上三点距离待测面的距离值，并根据三点的距离值计算相机成像面与待测面的相对位置关系；云台控制模块，用于根据激光测距模块得到的距离值控制相机成像面平行于待测面，并实时保持相机位姿；图像拼接模块，用于根据用户指令将之前拍摄的所有图像进行拼接处理；裂缝检测模块，用于根据用户指令对拼接处理后的图像进行裂缝检测。可选的，所述相机控制模块还用于改变相机的参数设置。可选的，所述图像显示模块还用于选择识别出的裂缝，获取裂缝的长度信息、面积信息以及裂缝宽度随长度变化而改变的曲线图中的至少一个。可选的，所述云台控制模块包括：三轴电机控制单元；基于激光测距模块测得的相机成像面与待测面相对位置关系，三轴电机改变相机在三个自由度上的位置实现相机成像面平行于待测面；位姿实时保持单元：用于监测相机由晃动等影响造成的位姿变化，根据位姿变化实时控制三轴电机保持相机位姿。可选的，所述图像拼接模块包括：特征点描述符生成单元，对拍摄的两幅图像构建尺度空间金字塔，并在尺度空间确定候选极值点，根据候选极值点生成特征点描述符；变换矩阵计算单元，使用Hessian矩阵迹、改进RANSAC算法匹配得到的特征点对计算变换矩阵；图像融合单元，使用加权融合算法，得到拼接后的图像。可选的，所述裂缝检测模块包括：裁剪单元，用于对拼接后的图像进行裁剪；标定单元，用于对裁剪后的混凝土裂缝图像进行标定，得到图像对应的标定文档；裂缝识别单元，应用预先训练好的基于Resnet50和ASPP模块的深度学习模型对混凝土裂缝图像进行识别，以获取识别到的裂缝区域；裂缝分析单元，用于对识别到的裂缝区域进行裂缝边缘提取；骨架提取单元，用于对提取边缘后的裂缝图像进行骨架提取；骨架校正单元，用于校正提取的错位骨架以及去除骨架毛刺；骨架尺寸计算单元，用于利用Freeman链码对提取的裂缝骨架的长度进行计算，然后应用骨架线垂线对裂缝骨架的宽度进行计算。本专利技术还提供一种混凝土裂缝检测方法，该方法包括：激光测距模块测量相机成像面与待测面的距离及相对位置关系；云台控制模块实时保持相机成像面平行于待测面；成像面与待测面距离位于预设最佳成像距离区间内，根据提示拍摄图像；基于拍摄的相邻两幅图像进行图像拼接；对拼接后的图像进行裁剪；对裁剪后的混凝土裂缝图像进行标定，得到图像对应的标定文档；应用预先训练好的基于Resnet50和ASPP模块的深度学习模型对混凝土裂缝图像进行识别，以获取识别到的裂缝区域；对识别到的裂缝区域进行裂缝边缘提取；对提取边缘后的裂缝图像进行骨架提取；对提取的骨架进行骨架校正；利用Freeman链码对提取的裂缝骨架的长度进行计算，应用骨架线垂线对裂缝骨架的宽度进行计算。本项目针对市场上现有的裂缝检测仪进行智能化升级，旨在研究出一款高度智能化的混凝土裂缝检测设备。该检测设备使用前沿的神经网络深度学习技术结合数字图像处理方法实现自动识别、实时分析和检测的功能。相对于传统裂缝检测仪具备以下优势：可以通过图像识别技术替代凸透镜放大测量技术，在识别精度上可以达到0.05mm甚至更高，完全能够满足混凝土裂缝宽度识别精度要求；通过一体化集成，可以在采集和识别的同时将裂缝照片进行数字化存储；可以通过智能算法对裂缝长度、宽度等进行精准比对分析，形成完整的裂缝数据库；具备自主深度学习的能力，通过“云”技术，在应用的同时不断丰富数据库，进而让机器不断学习，在识别速度和精度方面进行不断提升。通过图像智能识别技术将传统的“单点识别”升级为“全段识别”，识别效率和精度将大幅提升。(注：传统裂缝识别仪需要将识别探头在裂缝定位后沿裂缝缓慢移动，边移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土裂缝检测设备，该设备包括：云台、相机、光源、激光测距模块、云台控制模块、图像处理显示模块，其中光源、激光测距模块并排固定在云台上，相机可插拔地与所述光源、激光测距模块并排在所述云台上，所述云台用来保持相机姿态，所述光源为所述相机提供照明，所述激光测距模块用来测量相机成像平面上的三个点距离待测表面的距离，所述云台控制模块与所述激光测距模块电性连接，根据激光测距模块的测量信息控制云台使得相机的成像面与待测面平行，所述光源为所述相机提供照明，所述图像处理显示模块根据用户指令控制启动相机、光源以及激光测距模块，对相机采集的裂缝图像进行分析处理，并显示分析处理的结果。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土裂缝检测设备，该设备包括：云台、相机、光源、激光测距模块、云台控制模块、图像处理显示模块，其中光源、激光测距模块并排固定在云台上，相机可插拔地与所述光源、激光测距模块并排在所述云台上，所述云台用来保持相机姿态，所述光源为所述相机提供照明，所述激光测距模块用来测量相机成像平面上的三个点距离待测表面的距离，所述云台控制模块与所述激光测距模块电性连接，根据激光测距模块的测量信息控制云台使得相机的成像面与待测面平行，所述光源为所述相机提供照明，所述图像处理显示模块根据用户指令控制启动相机、光源以及激光测距模块，对相机采集的裂缝图像进行分析处理，并显示分析处理的结果。2.根据权利要求1所述的混凝土裂缝检测设备，其特征还在于，所述相机为面阵相机。3.根据权利要求1或2所述的混凝土裂缝检测设备，其特征还在于，所述激光测距模块还用来测量相机成像面与待测面之间的相对位置关系信息。4.一种基于权利要求1或2所述的混凝土检测设备的终端系统，该系统包括：文件建立模块，用于建立一个文件，在该文件环境下操作下述各模块；相机检测模块，用于检测相机是否连接好；相机控制模块，用于根据指令控制相机启动、拍摄图片；图像显示模块，用于显示相机拍摄的图片；激光测距控制模块，用于控制激光测距模块启动测距，并在达到预定距离时，发出拍摄提醒或者指示；图像拼接模块，用于根据用户指令将之前拍摄的图像进行拼接处理；裂缝检测模块，用于根据用户指令对拼接处理后的图像进行裂缝检测。5.根据权利要求4所述的终端系统，所述相机控制模块还用于改变相机的参数设置。6.根据权利要求4或5所述的终端系统，所述图像显示模块还用于选择识别出的裂缝，获取裂缝的长度信息、面积信息以及裂缝宽度随长度变化而改变的曲线图中的至少一个。7.根据权利要求4或5所述的终端系统，所述裂缝检测模块包括：裁剪单元，用于对拼接后的图像进行裁剪；标定单元，用于对裁剪后的混凝土裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔克让，杨广庭，张磊，郝勇，刘小跃，闫嘉昭，
申请(专利权)人：天津路联智通交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12