数字图像方法在桥梁检测中的应用研究

桥梁检测指的是利用特定检测技术检查新建桥梁是否存在结构设计缺陷、施工或建造失误问题，及时发现与处理劣质工程，或分析旧桥结构损伤及病害产生原因、严重程度、发生部位等情况，评估病害影响与破损陈旧程度，预估桥梁损伤发展趋势、健康情况、剩余寿命、安全状况，为桥梁重建、修缮、加固、维修提供依据[1]。在检测桥梁工程时可采用数字图像方法（DIC），以缩短检测耗时、降低危险系数、扩大检测范围、提高表观检查与承载力检测精度，防止出现垮塌、失效、桥毁人亡等安全事故。

1、桥梁概况

某桥梁属于外倾拱桥，为三跨单室单箱预应力桥梁，桥梁中的钢腹板为直腹板，在翼缘板中焊接焊钉作为桥梁剪切力连接构件。主桥跨径为307m，西侧拱肋矢高85.36m，矢跨比1∶3.51，水平面与拱平面之间的夹角约为71°；东侧拱肋矢高为87.15m，矢跨比1∶3.62，水平面与拱平面之间的夹角约为65°。该桥在长期使用的过程中出现了部分病害，为明确病害情况，决定采用DIC检测该桥梁。

2、DIC的应用

2.1 图像采集与传输

采用机器人采集检测图像，机器人由电机、照相系统、控制系统与爬行机构组成，可利用电机驱动机器人的爬行机构在桥梁缆索或主体结构上运动。机器人的控制系统具有数据采集功能、通讯功能，同时能控制电机与爬行机构，确保机器人能够按照要求采集图像。机器人拖带的检测仪器包括超声检测仪、磁漏检测仪及电涡流测量仪等，在爬行时可采集到桥梁外表与结构内部损伤图像，将图像传输到检测系统[2]。在图像采集系统中配置了4个FIFO视频端口，各个视频端口均有两个独立的传输通道，可同时采集6路图像及视频，每个通道的传输速率为8bit，采用I2C总线传输图像，总线带宽为135MB/s，支持采集RGB32原始图像，图像分辨率为480×640，每秒可采集20帧。传输前先利用SAA7113转换芯片转换图像格式，缓存器的存储空间逐渐变少时，可利用SDRAM存储图像数据。

2.2 图像处理

对于采集到的桥梁裂缝图像，进行了灰度化预处理及图像增强预处理。彩色图像的一个像素包含了三个字节或四个字节，处理速度较慢，对彩色图像进行灰度化预处理，使之变成灰度图像，可提高检测图像处理速度。进行灰度化处理时采用以下公式：B×0.11+G×0.59+R×0.30，公式中的B为蓝色分量，G为绿色分量，R为红色分量。原图像的像素点灰度值较为集中，周围环境与桥梁结构裂缝之间的对比度较差，增强图像对比度的目的在于预防出现裂缝轮廓误报或虚报问题。在增强对比度时需适度改变灰度值，使灰度区域中的灰度值相对分散。完成预处理后可提取图像中的高频成分与方向信息，同时结合方向信息对局部图像进行二值化处理，随后筛选图像中的裂缝成分及输出检测结果。

3、结语

综述，DIC具有灵活性强、稳定性好、先进便捷、集成化、小型化与智能化的特点，利用DIC检测桥梁可全面了解桥梁局部破坏、劣化及损伤情况，判断桥梁耐久性与承载力能否满足安全通行要求，针对性制定维修养护方案或加固方案，保障行车安全。应用DIC时要注意收集好维修资料、养护资料、施工资料及设计资料等相关资料，做好现场配合工作，运用先进的检测仪器综合评估桥梁的适用性、耐久性与承载能力，细化评定指标，保证检测结果的全面性与可靠性。

桥梁检测指的是利用特定检测技术检查新建桥梁是否存在结构设计缺陷、施工或建造失误问题，及时发现与处理劣质工程，或分析旧桥结构损伤及病害产生原因、严重程度、发生部位等情况，评估病害影响与破损陈旧程度，预估桥梁损伤发展趋势、健康情况、剩余寿命、安全状况，为桥梁重建、修缮、加固、维修提供依据[1]。在检测桥梁工程时可采用数字图像方法（DIC），以缩短检测耗时、降低危险系数、扩大检测范围、提高表观检查与承载力检测精度，防止出现垮塌、失效、桥毁人亡等安全事故。

1、桥梁概况

某桥梁属于外倾拱桥，为三跨单室单箱预应力桥梁，桥梁中的钢腹板为直腹板，在翼缘板中焊接焊钉作为桥梁剪切力连接构件。主桥跨径为307m，西侧拱肋矢高85.36m，矢跨比1∶3.51，水平面与拱平面之间的夹角约为71°；东侧拱肋矢高为87.15m，矢跨比1∶3.62，水平面与拱平面之间的夹角约为65°。该桥在长期使用的过程中出现了部分病害，为明确病害情况，决定采用DIC检测该桥梁。

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