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基于圖像處理的無損探傷應用研究
李小玲 2013/12/31 9:42:41
摘要: 隨著計算機技術的發(fā)展, 數(shù)字圖像處理技術得到了廣泛應用。為滿足道路發(fā)展的現(xiàn)代化要求, 迫切需要快速、精確、高效、無損的道路檢測手段。該文在分析數(shù)字圖像處理技術特點的基礎上, 以視頻成像、CT、熱圖成像、射線照相等方法在道路無損檢測中的應用作了分析和展望, 并提出了尚待解決的關鍵技術。
關鍵詞: 數(shù)字圖像處理; 道路工程; 無損檢測
引言
數(shù)字圖像處理即計算機圖像處理技術, 是指將圖像信號轉換成數(shù)字信號并利用計算機對其進行處理的專門技術。目前在航空航天、通信工程、工業(yè)檢測、生物醫(yī)學、交通、軍事、地質工程等眾多領域發(fā)揮著越來越大的作用。
近些年來, 各國學者致力于數(shù)字圖像的全自動分析研究, 力爭使計算機的識別和理解能夠按照人的認識和思維方式獨立地工作, 實現(xiàn)準確的圖像解釋和定量分析, 并已經(jīng)取得了較大的進展, 但也存在很多尚待解決的問題, 比如圖像的處理速度、可靠性、智能化、標準化、不同應用領域理論的完善等。
隨著我國經(jīng)濟實力的迅速增強, 公路建設在我國快速發(fā)展。為了更好地監(jiān)測其建設質量運營性能, 進行科學化的管理和維護, 必須運用快速、精確、高效、無損的現(xiàn)代化道路檢測手段。傳統(tǒng)的有破壞性的檢測方法已經(jīng)不能適應實際需要, 因此, 發(fā)展數(shù)字圖像處理技術, 對我國公路交通事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
1 數(shù)字圖像處理技術的特點
數(shù)字圖像處理的特點主要表現(xiàn)在再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面寬、靈活性高等方面。
1. 1 再現(xiàn)性
數(shù)字圖像處理與模擬圖像處理的根本不同在于:它不會因圖像的存儲、傳輸或復制等一系列變換操作而導致圖像質量的退化。只要圖像在數(shù)字化時準確地表現(xiàn)了原稿, 則數(shù)字圖像處理過程始終能保持圖像的再現(xiàn)。
1. 2 處理精度
按目前的技術, 幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組。具體結果則主要取決于圖像數(shù)字化設備的能力�，F(xiàn)代掃描儀可以把每個像素的灰度量化為 16 位甚至更高的等級, 這意味著圖像的數(shù)字化精度可以達到滿足任一應用需求。尤其是數(shù)字相機的發(fā)展, 使數(shù)字圖像的精度更高。對計算機而言, 不論數(shù)組大小, 也不論每個像素的位數(shù)多少, 其處理程序幾乎是一樣的。
1. 3 適用面
圖像可以來自多種信息源, 它們可以是可見光圖像, 也可以是不可見的波譜圖像, 例如 X 射線圖像、射線圖像、超聲波圖像或紅外圖像等。從圖像反映的客觀實體尺度看, 可以小到電子顯微鏡圖像, 大到航空照片、遙感圖像甚至天文望遠鏡圖像。這些來自不同信息源的圖像只要被變換為數(shù)字編碼形式后, 均是用二維數(shù)組表示的灰度圖像(彩色圖像也是由灰度圖像組合成的, 例如RGB 圖像由紅、綠、藍 3 個灰度圖像組合而成)組合而成, 因而均可用計算機來處理。即只要針對不同的圖像信息源, 采取相應的圖像信息采集措施, 圖像的數(shù)字處理方法適用于任何一種圖像。
1. 4 靈活性
圖像處理大體上可分為圖像的質量改善、圖像分析和圖像重建三大部分, 每一部分均包含豐富的內(nèi)容。由于圖像的光學處理從原理上講只能進行線性運算,這極大地限制了光學圖像處理能實現(xiàn)的目標。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運算, 而且能實現(xiàn)非線性處理, 即凡是可以用數(shù)學公式或邏輯關系來表達的一切運算均可用數(shù)字圖像處理實現(xiàn)。
2 數(shù)字圖像處理技術在道路無損檢測中的應用
正是由于上述這些特點, 數(shù)字圖像處理技術可以滿足自動化、高精度、高效率和無破損的要求, 結合不同的圖像信息采集方法, 數(shù)字圖像處理技術在道路檢測中有以下幾種典型應用。
2. 1 視頻成像方法
公路在使用過程中, 由于行車荷載作用和自然因素的影響, 將使路面逐漸產(chǎn)生各種破損。破損對車輛的行駛速度、承載能力、燃料消耗、機械磨損、行車舒適,以及對交通安全、環(huán)境保護等都會造成有害影響。各種破損都有一產(chǎn)生和發(fā)展的過程, 如果在破損出現(xiàn)的初
期就能夠及時地采取補救措施, 不但不影響公路的使用, 在一定程度上, 即節(jié)省了養(yǎng)護資金又延長了公路的使用年限。
傳統(tǒng)方法是人工識別。人工識別只能進行有限次數(shù)的檢測, 不能實現(xiàn)長期監(jiān)測, 而且, 數(shù)據(jù)的可靠性較低。另外, 在車流量較大的高速公路上, 檢測人員也需冒著一定的危險。所以, 發(fā)展安全、高效、精確的檢測技術是十分必要的。
在一些發(fā)達國家, 已經(jīng)相應研制出了路面檢測系統(tǒng)。其中, 對路面損壞狀況的檢測采用了數(shù)字圖像處理技術, 如瑞典的 PAVU E 系統(tǒng), 加拿大 ROADWARE公司開發(fā)的W iseCrax 系統(tǒng), （未完，下一頁）
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