【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及橋梁裂紋缺陷檢測，具體是一種橋梁用缺陷檢測與預警系統及其裝置。
技術介紹
1、當前橋梁缺陷檢測系統多依賴于圖像檢測技術，通過高分辨率攝像頭對橋梁表面進行拍攝，再利用圖像處理算法檢測和識別橋梁的裂紋等缺陷。
2、這種方法對尺寸較大的裂紋有較好的識別性，但對于窄小裂紋，尤其是在對于高應力區域(如梁端區域)隱藏的深度較大的裂紋缺乏足夠的檢測能力，而這些窄小但深度較大的裂紋極易成為橋梁結構局部破壞的誘因，因此難以全面評估裂紋對橋梁安全的影響。
技術實現思路
1、一)解決的技術問題
2、本專利技術提供了一種橋梁用缺陷檢測與預警系統及其裝置，能夠綜合裂紋的長度、寬度和深度三個維度，將大裂紋和表面尺寸較小但深度較大的危險裂紋都納入維修范圍，通過對不同尺寸深度的裂紋劃分明確的優先等級，方便后續制定分級修復策略。
3、二)技術方案
4、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，適用于檢測橋梁路面的裂紋，包括：
5、第一檢測單元，用于獲取檢測區域范圍內的橋梁路面的灰度圖，對所述灰度圖進行邊緣處理后識別出裂紋，提取每個裂紋的尺寸信息并標記其相對于橋梁路面的位置信息，之后輸出每個裂紋的所述尺寸信息和位置信息；其中，第一檢測單元內設定有第一尺寸閾值，將其所述尺寸信息小于所述第一尺寸閾值的裂紋的裂紋分類為小裂紋，其余的裂紋分類為大裂紋；
6、第二檢測單元，用于接收所述第一檢測單元輸出的每個所述
7、預警單元，用于接收所述第一檢測單元輸出的所述大裂紋和小裂紋的尺寸信息和位置信息，以及接收所述第二檢測單元輸出的所述小裂紋的裂紋深度信息；其中，預警單元內設定有第二尺寸閾值和第一深度閾值，
8、對于尺寸信息大于所述第二尺寸閾值的大裂紋，賦予第一優先級；
9、對于尺寸信息小于所述第二尺寸閾值的大裂紋，賦予第三優先級；
10、對于裂紋深度信息大于所述第一深度閾值的小裂紋，賦予第二優先級；
11、對于裂紋深度信息小于所述第一深度閾值的小裂紋，賦予第四優先級；
12、其中，所述第一優先級、第二優先級、第三優先級和第四優先級的待修復等級依次降低。
13、進一步的，所述第一檢測單元對所述灰度圖在去除噪聲和增強對比度之后，進行所述邊緣處理；其中：
14、所述去除噪聲操作包括平滑圖像，抑制局部光線波動的干擾；
15、所述增強對比度操作包括應用直方圖均衡化，提升裂紋和背景之間的對比度。
16、進一步的，所述第一檢測單元對所述灰度圖進行canny邊緣檢測后識別出裂紋，具體的：
17、計算所述灰度圖的梯度幅值和方向，找到灰度圖中強度變化劇烈的區域；
18、使用非極大值抑制，消除梯度幅值圖中的假邊緣；
19、使用雙閾值法區分強邊緣和弱邊緣，并連接弱邊緣，提取完整的輪廓，所述完整的輪廓表征所述裂紋。
20、進一步的，所述第一檢測單元對所述灰度圖進行canny邊緣檢測后生成二值邊緣圖，對所述二值邊緣圖進行骨架提取和幾何分析后，提取每個裂紋的所述尺寸信息，其中，所述尺寸信息包括裂紋的長度信息和寬度信息；以及，
21、基于橋梁路面構建空間坐標系，在所述二值邊緣圖中提取裂紋的平面像素坐標后，將裂紋的所述平面像素坐標映射到橋梁路面的所述空間坐標系中，生成裂紋相對于橋梁路面的所述位置信息。
22、進一步的，所述第一檢測單元內設定的所述第一尺寸閾值具體包括第一長度閾值和第一寬度閾值，對于從所述二值邊緣圖中識別計算出來的裂紋所述長度信息和寬度信息，若所述裂紋長度信息中的最大長度值小于預設的所述第一長度閾值，以及所述裂紋寬度信息中的最大寬度值小于預設的所述第一寬度閾值，則將對應的該裂紋分類為小裂紋；反之，將其分類為大裂紋。
23、進一步的，所述第一檢測單元在識別出所述小裂紋后，將每個小裂紋對應的所述尺寸信息和位置信息發送至所述第二檢測單元，第二檢查單元用于檢測得到每個小裂紋的所述裂紋深度信息；具體的，
24、在每個所述小裂紋處，選定一個超聲波發射點后發射固定規格參數的超聲波，所述第二檢測單元接收對應超聲波發射點處的回波數據，通過分析回波數據中的回波飛行時間差和回波強度特征，計算出在該超聲波發射點的小裂紋的裂紋深度值；
25、在小裂紋的不同位置選定多個超聲波發射點，逐點接收所述回波數據并計算，將每個超聲波發射點對應的所述裂紋深度值整合成該小裂紋的所述裂紋深度信息。
26、進一步的，所述預警單元內設定所述第二尺寸閾值具體包括第二長度閾值和第二寬度閾值，若所述裂紋長度信息中的最大長度值大于所述第二長度閾值，以及所述裂紋寬度信息中的最大寬度值大于所述第二寬度閾值，則將對應的所述大裂紋賦予所述第一優先級，并記錄該大裂紋的所述位置信息；
27、若所述裂紋長度信息中的最大長度值小于所述第二長度閾值，或者所述裂紋寬度信息中的最大寬度值小于所述第二寬度閾值，則將對應的所述大裂紋賦予所述第三優先級，并記錄該大裂紋的所述位置信息。
28、進一步的，對于預警單元接收從所述第二檢測單元輸出的每個小裂紋的所述裂紋深度信息后與所述第一深度閾值對比，若所述裂紋深度信息中存在至少一個所述裂紋深度值大于所述第一深度閾值時，則將對應的所述小裂紋賦予所述第二優先級，并記錄該小裂紋的所述位置信息；
29、若所述裂紋深度信息中的所有所述裂紋深度值均小于所述第一深度閾值時，則將對應的所述小裂紋賦予所述第四優先級，并記錄該小裂紋的所述位置信息。
30、一種橋梁用缺陷檢測與預警裝置，包括：
31、移動部件；
32、支撐部件，位于所述移動部件上，并所述支撐部件可在垂直于橋梁路面的方向上移動；
33、視覺檢測裝置、超聲波檢測裝置、警報裝置以及存儲器，位于所述支撐部件上，所述視覺檢測裝置、超聲波檢測裝置、警報裝置以及存儲器被配置為能夠聯合執行上述任一所述的缺陷檢測與預警系統的功能；其中，所述超聲波檢測裝置還包括有噴灑裝置，所述噴灑裝置用于在對橋梁路面的裂紋進行超聲波檢測前向橋梁路面噴灑油基耦合劑。
34、三)有益效果：
35、與現有技術相比，該專利技術具備如下有益效果：
36、本專利技術通過圖像處理技術實現對橋梁路面裂紋的快速、大范圍的初檢，并根據識別出的裂紋尺寸特征進行分類；針對檢測分類后的細小裂紋，通過超聲波檢測補充細小裂紋的深度信息，避免漏檢深度較大的危險裂紋。
37、綜合裂紋的長度、寬度和深度三個維度，將大裂紋和表面尺寸較小但深度較大的危險裂紋都納入維修范圍，通過對不同尺寸深度的裂紋劃分明確的優先等級，方便后續制定分級修復策略。
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1.一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，適用于檢測橋梁路面的裂紋，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元對所述灰度圖在去除噪聲和增強對比度之后，進行所述邊緣處理；其中：
3.根據權利要求2所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元對所述灰度圖進行canny邊緣檢測后識別出裂紋，具體的：
4.根據權利要求3所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元對所述灰度圖進行canny邊緣檢測后生成二值邊緣圖，對所述二值邊緣圖進行骨架提取和幾何分析后，提取每個裂紋的所述尺寸信息，其中，所述尺寸信息包括裂紋的長度信息和寬度信息；以及，
5.根據權利要求4所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元內設定的所述第一尺寸閾值具體包括第一長度閾值和第一寬度閾值，對于從所述二值邊緣圖中識別計算出來的裂紋所述長度信息和寬度信息，若所述裂紋長度信息中的最大長度值小于預設的所述第一長度閾值，以及所述裂紋寬度信息中的最大寬度值小于預設的所述第一
6.根據權利要求5所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元在識別出所述小裂紋后，將每個小裂紋對應的所述尺寸信息和位置信息發送至所述第二檢測單元，第二檢查單元用于檢測得到每個小裂紋的所述裂紋深度信息；具體的，
7.根據權利要求6所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述預警單元內設定所述第二尺寸閾值具體包括第二長度閾值和第二寬度閾值，若所述裂紋長度信息中的最大長度值大于所述第二長度閾值，以及所述裂紋寬度信息中的最大寬度值大于所述第二寬度閾值，則將對應的所述大裂紋賦予所述第一優先級，并記錄該大裂紋的所述位置信息；
8.根據權利要求6所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，對于預警單元接收從所述第二檢測單元輸出的每個小裂紋的所述裂紋深度信息后與所述第一深度閾值對比，若所述裂紋深度信息中存在至少一個所述裂紋深度值大于所述第一深度閾值時，則將對應的所述小裂紋賦予所述第二優先級，并記錄該小裂紋的所述位置信息；
9.一種橋梁用缺陷檢測與預警裝置，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，適用于檢測橋梁路面的裂紋，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元對所述灰度圖在去除噪聲和增強對比度之后，進行所述邊緣處理；其中：
3.根據權利要求2所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元對所述灰度圖進行canny邊緣檢測后識別出裂紋，具體的：
4.根據權利要求3所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元對所述灰度圖進行canny邊緣檢測后生成二值邊緣圖，對所述二值邊緣圖進行骨架提取和幾何分析后，提取每個裂紋的所述尺寸信息，其中，所述尺寸信息包括裂紋的長度信息和寬度信息；以及，
5.根據權利要求4所述的一種橋梁用缺陷檢測與預警系統，其特征在于，所述第一檢測單元內設定的所述第一尺寸閾值具體包括第一長度閾值和第一寬度閾值，對于從所述二值邊緣圖中識別計算出來的裂紋所述長度信息和寬度信息，若所述裂紋長度信息中的最大長度值小于預設的所述第一長度閾值，以及所述裂紋寬度信息中的最大寬度值小于預設的所述第一寬度閾值，則...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡裕成，程明，萬橋義，程世強，景宏君，
申請(專利權)人：安康市公路局，
類型：發明
國別省市：
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