● 摘要
青藏铁路是我国西部地区重要的交通干线。青藏铁路冻土区混凝土桥梁处于非常恶劣的地理、地质环境中。在这样的环境中，混凝土桥梁的寿命和性能非常容易受到影响。这些影响最显著的表现为桥梁梁体的裂缝。为了确保这些冻土区混凝土桥梁能够安全、长期工作，需要定期对桥梁裂缝进行检查，从而能够及时排除隐患。本研究正是在这样的背景下开展的。在多种裂缝测量的方式中，基于可见光的视觉检查技术能够实现对裂缝的快速、无损检查。本研究详细描述了裂缝视觉检查系统的设计，其中包括系统组成、关键系统参数的计算、关键硬件的选型原则等。为了确保所设计的系统能够达到设计指标的要求且留有足够的设计余量，本研究同时设计了一系列实验，模拟实际应用中可能出现的极端情况，并对原型机进行测试，证明了系统设计的正确性和适应性。由于青藏铁路裂缝检查系统所拍摄的图像必定含有各种噪声，所以在对裂缝识别之前，必须要对拍摄图像进行去噪预处理。本研究分析了各种不同的图像去噪算法，指出基于脊波变换的图像去噪算法能够很好的处理二维图像中的线性奇异信息（即图像中的裂缝信息），并采用该算法对青藏铁路裂缝图像进行去噪处理。在去噪处理之后，本研究通过对比不同阈值选取算法，采用了类间最大方差法对灰度图像进行二值化处理。对二值化后的结果，采用形态学连通域处理的方法进行了裂缝的提取。针对提取出裂缝存在断裂的问题，本研究采用了像素扩展的方法进行了裂缝的连接。最终成功实现了裂缝的识别和提取。