桥梁拉索表面损伤智能化检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种桥梁拉索表面损伤动态检测方法及其装置，是在桥梁拉索表面上径向套设智能检测装置，智能化检测装置通过驱动装置在桥梁拉索表面上匀速行驶，由四个摄像头采集桥梁拉索表面图像送入图像处理记录系统；通过固化在系统ＤＳＰ芯片中的桥梁拉索表面损伤动态检测算法程序判读采集的图像中是否存在损伤情况，如存在损伤则记录定位机构的移动距离，以准确定位损伤部位。拉索表面图像进行处理步骤为：并行图像采集；有效信息截取；滤波降噪；曲面投影校正；目标分割；缺陷识别和信息存储。通过上述算法完成对桥梁拉索表面损伤情况的快速判识、定位和存储，从而实现桥梁拉索表面损伤情况的动态检测目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及桥梁拉索表面损伤动态检测方法及其检测装置，具体涉及采用DSP平台对拉索表面图像进行一系列图像处理算法，来判识拉索表面是否 存在缺陷的方法和装置。
技术介绍
目前，国内外在拉索桥梁的日常维护中，针对拉索的健康检测，主要有两个方面①表面保护材料层的检测；②内部钢丝结构的检测。而拉索表面保护层的检测主要包括对外表保护层因日晒雨淋及荷载振动影响而导致开 裂、变形、剥落等情况进行检测。现有技术对拉索表面保护材料层的主要检测方法有人工观测法和激光扫描法两种方法。人工观测法是通过拖车载人 的方式，桥梁维护人员在拖车上对桥梁拉索进行定期寻査，检査拉索表面锈 蚀、缺损和病害情况。由于斜拉索较长，这种方法不仅费时费力，效率不高， 而且也常常给桥梁维护的工作人员带来安全上的隐患。激光扫描法主要利用 光热技术和超声技术两种方式，实现对拉索表面的激光扫描检测，该方法的 缺点在于检测缺陷不直观，扫描线为螺旋线，存在盲区，并且系统构成较大， 价格昂贵，使用成本较高。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种快速、安全 的通过图像识别来对桥梁拉索表面腐蚀破损情况进行动态检测的方法，实现 对桥梁拉索表面情况实时动态非接触的精确检测。本专利技术的另一目的是提供一种实现本方法的智能化检测装置。 本专利技术的目的是这样实现的桥梁拉索表面损伤动态检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)在桥梁拉索表面上径向套设智能检测'装'置，智能化检测装置由驱动装置、计算位移的定位机构、周向设置互为90度的四个摄像 头和图像处理记录系统构成；(2)智能检测装置通过驱动装置在桥梁拉索表 面上匀速行驶，由四个摄像头采集桥梁拉索表面图像送入图像处理记录系统， 通过固化在图像处理记录系统DSP芯片中的桥梁拉索表面损伤动态检测算法 程序，判读采集的图像中是否存在损伤情况，如存在损伤则记录定位机构的 移动距离和方位，以准确定位损伤部位。所述图像处理记录系统的检测算法程序，按以下步骤对动态采集到的桥 梁拉索表面图像进行处理(1) 并行图像采集主要包括对拉索表面模拟视频图像的获取和图像的 数字化。通过在一个平面上位置互为90。的四个摄像头采集得到四幅模拟PAL制图像，然后送入DSP通过4路高速TVP5150视频解码芯片进行模/数转换，得 到了4幅每帧720X576分辨率的数字图像，输出格式为ITU-R BT. 656的数字色 差信号(YUV4:2:2)，每一像素均由YUV三个分量信息表达，其中，Y表示图像 的亮度；U和V分别表示图像的亮度信号与蓝色分量和红色分量的差值，均代 表图像的色彩信息。(2) 有效信息截取对于类圆柱体的拉索来说，在每一方向上的图像采集， 得到的都是它竖直方向上的平面投影。因此，所获图像在水平方向上越靠近 边界的纹理细节与实际表面差异性就越大。由此对这些图像进行有效区域截 取，留取图像上拉索表面投影畸变较小的部分，而舍去那些平面投影畸变较 大的部分。通过实验，设计沿拉索表面一周4个间隔90。摄像头的摄取方案， 在同一时刻，对四个方向上所采到的720X576大小的表面图像，以其水平中 心线为基准按90度视角的图像投影部分为有效部分(即中间的510X576)进 行截取，而获得四幅有效图像。由于U、 V分量对检测结果影响较小，为了减 少存储和处理的数据量，只保存对检测图像有用的Y分量。(3) 滤波降噪桥梁拉索表面缺陷检测系统采集得到的图像常常伴有大量的闪烁亮点，且这些噪声呈磁化的铁粉状。它们主要由图像采集系统器件和 桥梁检测中的高空、水雾、较低照度环境所造成。这些噪声会对图像造成以 下影响 一是淹没较小的缺陷目标，导致目标不可见；二是腐蚀目标的边缘， 导致图像分辨率严重下降。因此，根据噪声的特点提出了利用通过求平均值 同中值滤波算法相结合的一种快速中值滤波算法来对图像进行去噪，以提高 图像质量。(4) 曲面投影校正由于采集的拉索表面图像实际上是类圆柱体表面在平 面上的投影，图像中肯定存在畸变和失真。因此，为了实现拉索表面上缺陷 的精确检测，我们对所采集的曲面投影图像进行了插值运算以改善图像中的 畸变和失真。(5) 目标分割通过Sobel边缘检测、动态阈值分割和数学形态学的闭运 算实现了拉索表面图像缺陷和背景的分离。(6) 缺陷识别通过"边界扫描法"找到可疑缺陷区，并计算每个区域的 面积，将大于系统要求的区域判定为缺陷区，若小于则判为背景。(7) 信息存储为节约存储空间，只将包含有缺陷区域的图像进行存储， 并同时记录下该缺陷在拉索上的位置信息。实现该方法的智能化检测装置，其特征在于由机架、三个可调定位轮、 驱动轮和驱动电机组成；机架为两个半圆环体，由铰链和锁扣连接组成一个 圆环体；三个可调定位轮通过螺栓固定于机架的非同一平面上、并间隔120 度用于将拉索卡住，可调定位轮在机架上可通过腰形孔径向调整距离；驱动 轮通过支架的螺栓来连接在机架上位于可调定位轮的后部，并与驱动电机连 接；机架上设有计算位移的定位机构以及检测用的摄像头和图像处理记录系 统。相比现有技术，本专利技术具有如下优点1、解决了人工检测方法费时费力、效率不高、随意性大的缺点，实现了对桥梁拉索表面情况实时高效动态非接触式的智能化精确检测，2、 克服了激光检测中仪器体积较大，价格昂贵，精度不高的劣势；3、 检测结果清楚直观，可达到如下性能指标(1) 能检测出面积大于1CIT^表面缺陷；(2) 缺陷识别分辨率Robj=0.2mm;(3) 采集的视场范围100cm(H)xllOcm(W);(4) 每次采集和识别速度3S;(5) 识别区域每次10cmxl0cmx4 cm(6) 系统运算处理能力超过4000MPIS。4、 智能化检测装置自带驱动装置，能够在桥梁拉索表面移动，稳定性好; 与其他装置配套，就能检测拉索表面是否有损伤、拉索内部是否有裂纹，或 者对拉索表面涂刷防腐漆等工作；极大地方便了索拉桥的日常保养、检测、 维修等工作。而且，结构简单，使用方便、安全、灵活。附图说明图1是本专利技术检测方法的流程图； 图2是快速中值滤波算法流程图； 图3是曲面投影校正示意图4-l是一实例的YUV数字化图像； 图4-2是图44的有效信息截取图像； 图4-3是图4-2滤波降噪图像；图4-4是图4-3sobel边缘检测和动态阈值分割图像； 图4-5是图4-4闭运算结果图像；图5是本专利技术装置的结构示意图6是图5的A向视图。具体实施方式 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。 桥梁拉索表面损伤动态检测方法，包括如下歩骤(1) 在桥梁拉索表面上径向套设智能检测装置，智能化检测装置由驱动 装置、计算位移的定位机构、周向设置互为90度的四个摄像头和图像处理记录系统构成。(2) 通过驱动装置在桥梁拉索表面上匀速行驶，由四个摄像头采集桥梁拉索表面图像送入图像处理记录系统，通过固化在系统DSP芯片中的桥梁拉索表面损伤动态检测算法程序判读采集的图像中是否存在损伤情况，如存在损 伤则记录定位机构的移动距离，以准确定位损伤部位。本专利技术检测方法包括并行图像采集，有效信息截取，滤波去噪，曲面投影校正，图像分割，缺陷识别和信息存储7个步骤，如图1所示。其功能分别如下(1) 并行图像采集桥梁拉索表面缺陷检测系统图本文档来自技高网...

【技术保护点】
桥梁拉索表面损伤动态检测方法，其特征在于包括如下步骤：（１）在桥梁拉索表面上径向套设智能检测装置，智能化检测装置由驱动装置、计算位移的定位机构、周向设置互为９０度的四个摄像头和图像处理记录系统构成；（２）智能检测装置通过驱动装置在桥梁拉索表面上匀速行驶，由四个摄像头采集桥梁拉索表面图像送入图像处理记录系统，通过固化在图像处理记录系统ＤＳＰ芯片中的桥梁拉索表面损伤动态检测算法程序，判读采集的图像中是否存在损伤情况，如存在损伤则记录定位机构的移动距离，以准确定位损伤部位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高潮，郭永彩，林晓钢，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]