一种用于古建筑的裂缝检测系统及方法

本发明涉及建筑监测的领域，尤其涉及一种用于古建筑的裂缝检测系统及方法。

背景技术：

1、古建筑都为木质结构，在长期的阳光和风雨侵袭作用下，古建筑表面不可表面会形成大量的裂缝，这些裂缝增大了古建筑与外界环境的接触面积，为风雨的侵蚀提供温床。为了对古建筑准确实时可靠有效的保护措施，需要对古建筑表面的裂缝状态进行精细化的检测。目前可采用高清摄像技术对古建筑表面进行拍摄，并结合图像识别分析技术来获得古建筑表面的裂缝数据。但是上述方式只是对古建筑表面进行单一过程的拍摄，其仅仅能够得到古建筑表面的裂缝数量和尺寸等常规数据，无法对古建筑表面的裂缝变化趋势进行准确的预判，降低对古建筑表面裂缝检测的可信度和裂缝检测数据对古建筑采取保护修复措施的参考价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于古建筑的裂缝检测系统及方法，其采集与分析古建筑的第一表面图像，得到古建筑的表面保护层状态数据，以此确定古建筑表面的侵蚀特征信息，对古建筑表面因保护层缺陷而导致的侵蚀进行标定；还基于侵蚀特征信息，确定古建筑表面存在的裂缝易诱发区域，以此缩小在古建筑表面识别裂缝的范围；采集与分析裂缝易诱发区域的第二表面图像，得到裂缝状态数据，以此识别和位置标定裂缝易诱发区域的结构性裂缝，对古建筑表面影响程度较大的一类裂缝进行筛选与定位；还对结构性裂缝进行定向非接触检测，得到结构性裂缝的结构参数数据，以此识别结构性裂缝的变化趋势，对古建筑表面的裂缝扩大变化趋势进行准确的预测，为后续保护和维护古建筑方案的制定提供可靠参考依据，提高古建筑裂缝检测的可信度。

2、本发明是通过以下技术方案实现：

3、用于古建筑的裂缝检测系统，包括：

4、第一图像采集与分析模块，用于采集古建筑的第一表面图像，对所述第一表面图像进行分析，得到所述古建筑的表面保护层状态数据；

5、裂缝易诱发区域确定模块，用于基于所述表面保护层状态数据，确定所述古建筑表面的侵蚀特征信息；基于所述侵蚀特征信息，确定所述古建筑表面存在的裂缝易诱发区域；

6、第二图像采集与分析模块，用于采集所述裂缝易诱发区域的第二表面图像，对所述第二表面图像进行分析，得到所述裂缝易诱发区域的裂缝状态数据；

7、结构性裂缝识别与标定模块，用于基于所述裂缝状态数据，识别所述裂缝易诱发区域所有的结构性裂缝，并对所述结构性裂缝进行位置标定；

8、非接触检测模块，用于基于所述结构性裂缝的位置标定结果，对所述裂缝易诱发区域进行定向非接触检测，得到所述结构性裂缝的结构参数数据；

9、裂缝变化趋势确定模块，用于基于所述结构参数数据，识别所述结构性裂缝的变化趋势。

10、可选地，所述第一图像采集与分析模块用于采集古建筑的第一表面图像，对所述第一表面图像进行分析，得到所述古建筑的表面保护层状态数据，包括：

11、对古建筑表面进行红外扫描拍摄，得到所述古建筑表面的红外扫描图像；对所述红外扫描图像进行光线强度分布识别，得到所述红外扫描图像在红外光谱波段的光线反射强度分布数据；基于所述光线反射强度分布数据，得到所述古建筑的表面保护层覆盖范围数据和表面保护层厚度分布数据；

12、所述裂缝易诱发区域确定模块用于基于所述表面保护层状态数据，确定所述古建筑表面的侵蚀特征信息；基于所述侵蚀特征信息，确定所述古建筑表面存在的裂缝易诱发区域，包括：

13、基于所述表面保护层覆盖范围数据和所述表面保护层厚度分布数据，估计所述古建筑表面对应的所有网格区域各自的表面平均侵蚀速度；将所述表面平均侵蚀速度与预设侵蚀速度阈值进行对比，若所述表面平均侵蚀速度大于预设侵蚀速度阈值，则将相应的网格区域确定为裂缝易诱发区域；否则，不将相应的网格区域确定为裂缝易诱发区域。

14、可选地，所述第二图像采集与分析模块用于采集所述裂缝易诱发区域的第二表面图像，对所述第二表面图像进行分析，得到所述裂缝易诱发区域的裂缝状态数据，包括：

15、对所述裂缝易诱发区域进行双目拍摄，得到所述裂缝易诱发区域的表面双目图像；基于所述表面双目图像的双目视差，生成相应的表面三维图像；对所述表面三维图像进行裂缝轮廓识别，得到所述裂缝易诱发区域的裂缝长度变化数据和裂缝宽度变化数据，以此作为所述裂缝状态数据；

16、所述结构性裂缝识别与标定模块用于基于所述裂缝状态数据，识别所述裂缝易诱发区域所有的结构性裂缝，并对所述结构性裂缝进行位置标定，包括：

17、基于所述裂缝长度变化数据和所述裂缝宽度变化数据，确定所述裂缝的面积值；若所述面积值大于预设面积阈值，则将所述裂缝确定为结构性裂缝；否则，不将所述裂缝确定为结构性裂缝；再基于所述结构性裂缝的边界轮廓数据，确定所述结构性裂缝在所述裂缝易诱发区域的位置。

18、可选地，所述非接触检测模块用于基于所述结构性裂缝的位置标定结果，对所述裂缝易诱发区域进行定向非接触检测，得到所述结构性裂缝的结构参数数据，包括：

19、基于所述结构性裂缝在所述裂缝易诱发区域的位置，对所述裂缝易诱发区域进行定向结构光投射检测，得到所述结构性裂缝对所述结构光的反射光图案图像；对所述反射光图案图像进行分析，得到所述结构性裂缝在深度方向的表面轮廓形貌数据；

20、所述裂缝变化趋势确定模块用于基于所述结构参数数据，识别所述结构性裂缝的变化趋势，包括：

21、基于所述表面轮廓形貌数据，识别所述结构性裂缝在深度方向上发生裂缝加深扩大的位置点信息。

22、用于古建筑的裂缝检测方法，包括：

23、采集古建筑的第一表面图像，对所述第一表面图像进行分析，得到所述古建筑的表面保护层状态数据；基于所述表面保护层状态数据，确定所述古建筑表面的侵蚀特征信息；基于所述侵蚀特征信息，确定所述古建筑表面存在的裂缝易诱发区域；

24、采集所述裂缝易诱发区域的第二表面图像，对所述第二表面图像进行分析，得到所述裂缝易诱发区域的裂缝状态数据；基于所述裂缝状态数据，识别所述裂缝易诱发区域所有的结构性裂缝，并对所述结构性裂缝进行位置标定；

25、基于所述结构性裂缝的位置标定结果，对所述裂缝易诱发区域进行定向非接触检测，得到所述结构性裂缝的结构参数数据；基于所述结构参数数据，识别所述结构性裂缝的变化趋势。

26、可选地，采集古建筑的第一表面图像，对所述第一表面图像进行分析，得到所述古建筑的表面保护层状态数据；基于所述表面保护层状态数据，确定所述古建筑表面的侵蚀特征信息；基于所述侵蚀特征信息，确定所述古建筑表面存在的裂缝易诱发区域，包括：

27、对古建筑表面进行红外扫描拍摄，得到所述古建筑表面的红外扫描图像；对所述红外扫描图像进行光线强度分布识别，得到所述红外扫描图像在红外光谱波段的光线反射强度分布数据；基于所述光线反射强度分布数据，得到所述古建筑的表面保护层覆盖范围数据和表面保护层厚度分布数据；

28、基于所述表面保护层覆盖范围数据和所述表面保护层厚度分布数据，估计所述古建筑表面对应的所有网格区域各自的表面平均侵蚀速度；将所述表面平均侵蚀速度与预设侵蚀速度阈值进行对比，若所述表面平均侵蚀速度大于预设侵蚀速度阈值，则将相应的网格区域确定为裂缝易诱发区域；否则，不将相应的网格区域确定为裂缝易诱发区域。

29、可选地，采集所述裂缝易诱发区域的第二表面图像，对所述第二表面图像进行分析，得到所述裂缝易诱发区域的裂缝状态数据；基于所述裂缝状态数据，识别所述裂缝易诱发区域所有的结构性裂缝，并对所述结构性裂缝进行位置标定，包括：

30、对所述裂缝易诱发区域进行双目拍摄，得到所述裂缝易诱发区域的表面双目图像；基于所述表面双目图像的双目视差，生成相应的表面三维图像；对所述表面三维图像进行裂缝轮廓识别，得到所述裂缝易诱发区域的裂缝长度变化数据和裂缝宽度变化数据，以此作为所述裂缝状态数据；

31、基于所述裂缝长度变化数据和所述裂缝宽度变化数据，确定所述裂缝的面积值；若所述面积值大于预设面积阈值，则将所述裂缝确定为结构性裂缝；否则，不将所述裂缝确定为结构性裂缝；再基于所述结构性裂缝的边界轮廓数据，确定所述结构性裂缝在所述裂缝易诱发区域的位置。

32、可选地，基于所述结构性裂缝的位置标定结果，对所述裂缝易诱发区域进行定向非接触检测，得到所述结构性裂缝的结构参数数据；基于所述结构参数数据，识别所述结构性裂缝的变化趋势，包括：

33、基于所述结构性裂缝在所述裂缝易诱发区域的位置，对所述裂缝易诱发区域进行定向结构光投射检测，得到所述结构性裂缝对所述结构光的反射光图案图像；对所述反射光图案图像进行分析，得到所述结构性裂缝在深度方向的表面轮廓形貌数据；

34、基于所述表面轮廓形貌数据，识别所述结构性裂缝在深度方向上发生裂缝加深扩大的位置点信息。

35、可选地，还包括基于多次估计得到的表面平均侵蚀速度，判断所述网格区域的类型，包括：

36、步骤s1，设第i次采集估计得到的表面平均侵蚀速度为xi，则经过n次采集后对应的表面平均侵蚀速度的变异系数为：

37、

38、在上述公式(1)中，sn为经过n次采集后对应的表面平均侵蚀速度的变异系数；

39、步骤s2，设预设侵蚀速度阈值为x0，则经过n次采集后对应的表面平均侵蚀速度与预设侵蚀速度阈值的交叉系数为：

40、

41、在上述公式(2)中，jn为经过n次采集后对应的表面平均侵蚀速度与预设侵蚀速度阈值的交叉系数；

42、步骤s3，根据上述步骤s1和s2的计算结果，判断所述网格区域的类型，

43、

44、在上述公式(3)，f(n)为所述网格区域的类型的判定值；当f(n)＝0，表明所述网格区域不属于裂缝易诱发区域；当f(n)＝1，表明所述网格区域属于裂缝易诱发区域；当f(n)＝2，表明所述网格区域属于已发生严重损毁区域。

45、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

46、本技术提供的用于古建筑的裂缝检测系统及方法采集与分析古建筑的第一表面图像，得到古建筑的表面保护层状态数据，以此确定古建筑表面的侵蚀特征信息，对古建筑表面因保护层缺陷而导致的侵蚀进行标定；还基于侵蚀特征信息，确定古建筑表面存在的裂缝易诱发区域，以此缩小在古建筑表面识别裂缝的范围；采集与分析裂缝易诱发区域的第二表面图像，得到裂缝状态数据，以此识别和位置标定裂缝易诱发区域的结构性裂缝，对古建筑表面影响程度较大的一类裂缝进行筛选与定位；还对结构性裂缝进行定向非接触检测，得到结构性裂缝的结构参数数据，以此识别结构性裂缝的变化趋势，对古建筑表面的裂缝扩大变化趋势进行准确的预测，为后续保护和维护古建筑方案的制定提供可靠参考依据，提高古建筑裂缝检测的可信度。