非接觸光學(xué)測量規(guī)范

1非接觸光學(xué)測量規(guī)范本文件規(guī)定了非接觸光學(xué)測量技術(shù)在工程長期荷載變形檢測中的技術(shù)要求和程序，包括檢測技術(shù)的選擇、檢測設(shè)備的要求、觀測點(diǎn)的選擇、數(shù)據(jù)的采集及處理、數(shù)據(jù)分析等方面。本文件適用于利用光學(xué)測量方法以非接觸方式檢驗(yàn)工程的徐變以及針對徐變趨勢的預(yù)測工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50144工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB50292民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)T/CECS1114工程結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像法檢測技術(shù)規(guī)程T/HBAS029基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的起重機(jī)械非接觸檢測方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1非接觸光學(xué)測量noncontactopticalmeasurementtechnology利用光學(xué)原理，通過非接觸方式獲取被測物體表面形態(tài)、變形等信息的測量技術(shù)。3.2長期荷載變形longtermloaddeformation長期荷載變形在長期荷載作用下，工程結(jié)構(gòu)發(fā)生的緩慢、持續(xù)的變形。3.3多點(diǎn)測量multi-pointmeasurement通過在被測物體表面設(shè)置多個觀測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對物體整體變形情況的監(jiān)測。3.4全段監(jiān)測fullsectionmonitoring對整個工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、連續(xù)的監(jiān)測，以獲取整體變形情況。3.5實(shí)時監(jiān)測real-timemonitor能夠?qū)崟r獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時反映工程結(jié)構(gòu)的變形情況。4技術(shù)要求4.1檢測技術(shù)的選擇與設(shè)備的要求4.1.1技術(shù)選擇進(jìn)行非接觸光學(xué)測量時，應(yīng)選擇高精度的遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)，如激光掃描測量技術(shù)、遙感監(jiān)測技術(shù)等。4.1.2設(shè)備要求4.1.2.1進(jìn)行非接觸光學(xué)測量時，確保監(jiān)測設(shè)備具有多點(diǎn)測量、全段監(jiān)測、實(shí)時監(jiān)測、高穩(wěn)定性和長期連續(xù)性監(jiān)測的能力。24.1.2.2測量現(xiàn)場可能會受到各種環(huán)境因素的影響，如雨水、灰塵、電磁干擾等，設(shè)備應(yīng)具備防水、防塵和抗干擾特性，以保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。4.1.2.3測量現(xiàn)場可能會存在較高的溫度、濕度、震動等因素，設(shè)備應(yīng)具備適應(yīng)各種工程環(huán)境的能力，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。4.1.3觀測點(diǎn)的選擇要求4.1.3.1選擇有代表性觀測點(diǎn)，應(yīng)覆蓋工程結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和重點(diǎn)區(qū)域。4.1.3.2觀測點(diǎn)設(shè)置要符合工程變形的實(shí)際情況，確保能全面、準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)變形情況，便于進(jìn)行多點(diǎn)測量和全段監(jiān)測。4.2數(shù)字圖像的采集4.2.1采集設(shè)備4.2.1.1根據(jù)被測對象的特點(diǎn)和測量需求，選擇適合的數(shù)字圖像采集設(shè)備，如高分辨率的數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等。4.2.1.2根據(jù)被測對象的特性和測量要求，設(shè)定采集參數(shù)，包括曝光時間、光圈大小、ISO感光度等。這些參數(shù)的設(shè)定應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以獲取清晰、準(zhǔn)確的圖像。4.2.2準(zhǔn)備圖像采集場景采集前應(yīng)清理被測對象的表面，確保沒有雜物、污漬等會影響圖像質(zhì)量的因素?？刹捎帽尘鞍濉?biāo)志物等輔助工具，來提供參考和尺度。4.2.3確定采集視角和距離應(yīng)根據(jù)被測對象的大小和形狀，確定合適的采集視角和距離?？墒褂么怪被騼A斜的角度來獲取多個視角的圖像，以獲取更全面的信息。4.2.4控制光照條件確保采集場景的光照條件穩(wěn)定，避免強(qiáng)烈的直射光或陰影對圖像質(zhì)量的影響?？墒褂煤线m的照明設(shè)備或調(diào)整采集時間，以獲得均勻、適中的光照條件。4.2.5采集圖像按照設(shè)定的參數(shù)和場景要求，使用數(shù)字圖像采集設(shè)備進(jìn)行圖像采集。注意保持相機(jī)的穩(wěn)定性，避免晃動和振動對圖像質(zhì)量的影響。4.2.6測量實(shí)施4.2.6.1依據(jù)T/CECS1114-2022第7章的規(guī)定進(jìn)行尺寸與變形的測量。4.2.6.2依據(jù)T/CECS1114-2022第8章的規(guī)定進(jìn)行位移的測量。4.2.6.3依據(jù)T/CECS1114-2022第9章的規(guī)定場應(yīng)變的測量。4.2.7重復(fù)采集應(yīng)對同一視角和位置進(jìn)行多次采集，以提高圖像的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。在保證圖像一致性的前提下，可以進(jìn)行平均處理、去噪等操作，以進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。4.2.8數(shù)據(jù)存儲將采集到的圖像數(shù)據(jù)保存在合適的格式和存儲介質(zhì)中，確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性。并可進(jìn)行文件命名和分類，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和管理。4.2.9校驗(yàn)和驗(yàn)證對采集到的圖像進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證，確保圖像的準(zhǔn)確性和可靠性?？梢员葘σ阎叨然蚱矫娴膮⒖嘉矬w，檢查圖像中的距離、角度等是否符合實(shí)際情況。34.2.10數(shù)據(jù)管理建立合理的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括圖像索引、備份和存檔等，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析和報告編制。4.3數(shù)字圖像處理4.3.1圖像預(yù)處理在進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理之前，可能需要進(jìn)行一些預(yù)處理操作，如圖像去噪、圖像增強(qiáng)、圖像平滑等。這些步驟可以提高圖像質(zhì)量，減少噪聲和干擾，使得后續(xù)處理更加準(zhǔn)確可靠。4.3.2特征提取根據(jù)具體的應(yīng)用需求，從圖像中提取出有用的特征信息。這些特征可以是形狀、紋理、顏色、邊緣等方面的特征。通過合適的算法和技術(shù)，可以識別和提取出重點(diǎn)的目標(biāo)或區(qū)域。4.3.3圖像分割將圖像分割成不同的區(qū)域或?qū)ο螅员銓γ總€區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)的處理。圖像分割可以基于閾值、邊緣、區(qū)域生長等方法實(shí)現(xiàn)。正確的圖像分割可以幫助提取目標(biāo)物體并準(zhǔn)確測量。4.3.4圖像配準(zhǔn)當(dāng)需要對多幅圖像進(jìn)行比較或疊加時，可進(jìn)行圖像配準(zhǔn)操作，確保圖像之間的對應(yīng)關(guān)系。圖像配準(zhǔn)可以校正圖像的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等變換，使得圖像對齊并具有一致的尺度和空間關(guān)系。4.3.5圖像識別和分類可通過訓(xùn)練和使用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法，可以實(shí)現(xiàn)徐變和裂縫的自動識別和分類。這些算法可以根據(jù)圖像的特征和內(nèi)容，將徐變和裂縫分為不同的類別或進(jìn)行目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤等任務(wù)。4.3.6圖像重建和恢復(fù)當(dāng)圖像存在噪聲、模糊或失真時，可以采用圖像重建和恢復(fù)技術(shù)來改善圖像質(zhì)量。這些技術(shù)可以通過去除噪聲、補(bǔ)償失真等方式，恢復(fù)圖像的清晰度和細(xì)節(jié)。4.3.7圖像壓縮和存儲為了減少圖像數(shù)據(jù)的存儲空間和傳輸帶寬，可采用圖像壓縮算法對圖像進(jìn)行壓縮編碼?？筛鶕?jù)應(yīng)用需求選擇合適的壓縮算法和參數(shù)。4.3.8數(shù)據(jù)分析和可視化對處理后的圖像進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和可視化，提取出有用的信息和結(jié)論。并使用統(tǒng)計(jì)分析、圖像處理算法、圖表等工具和方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化展示并生成變形趨勢預(yù)測分析報告。4.3.9算法優(yōu)化和實(shí)時性要求測量時應(yīng)考慮圖像處理算法的效率和實(shí)時性。對于大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)或?qū)崟r圖像處理任務(wù)，需要優(yōu)化算法和采用高性能的計(jì)算平臺，以滿足實(shí)時處理的要求。4.3.10結(jié)果評估和驗(yàn)證對處理后的圖像結(jié)果進(jìn)行評估和驗(yàn)證，確保處理的準(zhǔn)確性和可靠性?？梢耘c已知結(jié)果進(jìn)行比對，或通過其他測量手段進(jìn)行驗(yàn)證，以確保圖像處理的效果符合預(yù)期。4.4變形特征計(jì)算4.4.1圖像預(yù)處理在進(jìn)行變形特征計(jì)算之前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理操作，如圖像去噪、圖像增強(qiáng)、圖像平滑等。這些步驟可以提高圖像質(zhì)量，減少噪聲和干擾，使得后續(xù)處理更加準(zhǔn)確可靠。4.4.2特征提取4在變形特征計(jì)算中，需要提取出與形態(tài)和變形相關(guān)的特征信息，如面積、周長、凸包、輪廓等。4.4.3形態(tài)學(xué)處理可用形態(tài)好圖像處理技術(shù)來描述圖像的形態(tài)和變形，包括腐蝕、膨脹、開運(yùn)算、閉運(yùn)算等。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇合適的形態(tài)學(xué)處理方法進(jìn)行處理。4.4.4變形特征計(jì)算4.4.4.1在經(jīng)過4.4.3處理后，可以計(jì)算出各種與形態(tài)和變形相關(guān)的特征參數(shù)，并利用這些參數(shù)描述圖像的形態(tài)和變形特征，如圓度、長寬比、偏心率、方向等。4.4.4.2經(jīng)過4.4.3處理后，依據(jù)T/HBAS029-2021第6章的規(guī)定，計(jì)算撓度值。4.5裂縫特征計(jì)算4.5.1裂縫的描述與分類4.5.1.1對4.3處理后的圖像，進(jìn)行裂縫的描述、分類和編號，包括但不限于裂縫的起始位置、延伸方向、長度、寬度、深度、形態(tài)等。4.5.1.2進(jìn)行裂縫的測量和記錄，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。4.5.1.3對于存在多條或復(fù)雜裂縫的結(jié)構(gòu)，應(yīng)分別進(jìn)行描述和計(jì)算，并區(qū)分不同裂縫間的相互作用影4.5.2裂縫長度及寬度計(jì)算4.5.2.1裂縫的寬度，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行測量，計(jì)算精度為0.01mm。4.5.2.2對于裂縫的長度，采用現(xiàn)場測量儀器和數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行測量，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。4.5.2.3對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)的裂縫，應(yīng)進(jìn)行多次測量和計(jì)算，得出更加全面和準(zhǔn)確的裂縫特征參數(shù)。4.6結(jié)果報告及趨勢預(yù)測4.6.1結(jié)果報告4.6.1.1結(jié)果報告應(yīng)詳細(xì)描述工程結(jié)構(gòu)的變形情況、裂縫特征參數(shù)和數(shù)字圖像處理結(jié)果，包括但不限于變形分布圖、裂縫寬度和長度統(tǒng)計(jì)表、圖像處理前后對比圖等。4.6.1.2結(jié)果報告應(yīng)以圖文并茂的形式呈現(xiàn)，直觀展示工程結(jié)構(gòu)的變形情況和裂縫特征，以便相關(guān)人員進(jìn)行分析和評估。4.6.1.3對于變形特征和裂縫特征的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行深入分析和解釋，揭示結(jié)構(gòu)變形的特征和規(guī)律。4.6.1.4根據(jù)分析結(jié)果，對結(jié)構(gòu)變形是否超出安全范圍依據(jù)GB50144或GB50292進(jìn)行判斷，并提出相應(yīng)的風(fēng)險評估和預(yù)警建議，針對可能存在的安全隱患提出相應(yīng)的加固措施或監(jiān)測方案。4.6.2趨勢預(yù)測4.6.2.1基于歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和趨勢分析，利用專業(yè)分析軟件并根據(jù)4.6.1.4的結(jié)果對結(jié)構(gòu)變形和裂縫發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。4.6.2.2根據(jù)預(yù)測結(jié)果，評估結(jié)構(gòu)安全狀況，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險，為工程管理和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。4.6.2.3根據(jù)趨勢預(yù)測結(jié)果，提出未來維護(hù)和加固的建議，包括但不限于定期監(jiān)測頻率的調(diào)整、結(jié)構(gòu)加固方案等，以確保工程結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展。5結(jié)果記錄5.1記錄內(nèi)容5.1.1記錄測量結(jié)果應(yīng)包括測量時間、觀測點(diǎn)位置等信息。5.1.2對于裂縫特征和變形特征的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)詳細(xì)記錄測量時間、觀測點(diǎn)位置、測量方法和儀器型5號等關(guān)鍵信息。5.1.3對于多次測量的結(jié)果，應(yīng)記錄每次測量的結(jié)果和時間，并進(jìn)行對比分析和評估。5