為了克服傳統(tǒng)人工裂縫寬度檢測(cè)方法耗時(shí)、耗力、危險(xiǎn)、花費(fèi)高等缺點(diǎn)，基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的裂縫檢 測(cè)方法得到了迅速的發(fā)展.利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來(lái)測(cè)量結(jié)構(gòu)物表面裂縫寬度是一種無(wú)損檢測(cè)方法，如何 快速、直觀、精確和便捷地得到裂縫信息是衡量檢測(cè)方法好壞的標(biāo)準(zhǔn)回.本文介紹釆用MATLAB GUI界面 實(shí)現(xiàn)裂縫信息人機(jī)交互界面軟件的設(shè)計(jì)，并給出最大、最小、平均裂縫寬度的算法.
1 MATLAB GUI 界面
GUI指有窗口、菜單、對(duì)話框等各種元素組成的交互式圖形用戶界面,在這種用戶界面中，用戶的操作 既簡(jiǎn)單，又生動(dòng)，所以當(dāng)今絕大多數(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)境與應(yīng)用程序都釆用圖形用戶界面，許多流行的開(kāi)發(fā)工具都可以 進(jìn)行GUI界面的設(shè)計(jì).MATLAB作為一門強(qiáng)的科學(xué)計(jì)算軟件，同樣也提供了 GUI用戶界面設(shè)計(jì)的功能， 在MATLAB中,GUI用戶界面對(duì)象主要包含三類:用戶界面控件對(duì)象、下拉式菜單對(duì)象和快捷菜單..根據(jù)這 些對(duì)象，就可以設(shè)計(jì)出界面友好、操作方便的圖形用戶界面.
2裂縫圖像分析
測(cè)量裂縫圖像寬度思路的大體過(guò)程如圖1所示.
2.1圖像采集與標(biāo)定
2.1.1圖像的采集為了有效地提高裂縫寬度識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，應(yīng)釆用高像素的數(shù)碼相機(jī)，使裂縫在 寬度方向上獲得更多的像素.拍攝時(shí)，手持?jǐn)?shù)碼相機(jī)于裂縫與標(biāo)定紙的正前方，盡量使裂縫處于屏幕中央
位置,且成豎直狀態(tài)，釆用正焦（鏡頭垂直裂縫平面）進(jìn)行拍攝減少畸變. 2.1.2相機(jī)標(biāo)定實(shí)際對(duì)象和數(shù)字圖像之間存在著縮放關(guān)系，我們需進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定，相機(jī)標(biāo)定是指求出對(duì)象 和數(shù)字圖像像素比例系數(shù)的過(guò)程.本文所采用的方法是在需要被攝取的裂縫旁貼一標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為100 mm的 黑色紙條.采集圖像后經(jīng)過(guò)處理，可提取圖像中黑色紙條在長(zhǎng)度方向上的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，紙條的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度除 以像素點(diǎn)個(gè)數(shù)即得到一個(gè)像素所代表的寬度，然后再乘以裂縫的寬度像素就能計(jì)算出裂縫的實(shí)際寬度.如紙 條的長(zhǎng)度是100 mm,像素點(diǎn)個(gè)數(shù)是1000個(gè)，那么一個(gè)像素所代表的實(shí)際寬度£>=100/1000=0.1 mm/pix四.
2.2灰度變換
在裂縫圖像信息中含有大量的色彩信息,這不利于對(duì)裂縫圖像的計(jì)算，因此首先我們把含有豐富色彩內(nèi) 容的圖像轉(zhuǎn)化為由亮度表示的灰度圖像.通常我們把灰度劃分成256個(gè)級(jí)別，分別用數(shù)字0-255表示,0表 示最暗即黑色,255表示最亮即白色，介于之間就用余下的數(shù)字表示.這樣每個(gè)像素就只剩下1個(gè)參數(shù),1幅 圖像就可以用1個(gè)二維矩陣表示.
2.3圖像增強(qiáng)
圖像平滑（Smoothing）主要目的是減少圖像噪聲.圖像噪聲來(lái)自于多方面，有來(lái)自系統(tǒng)外部的干擾（如電 磁波或經(jīng)電源竄進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部的外部噪聲），也有來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部的干擾（如攝像機(jī)的熱噪聲，電器機(jī)械運(yùn)動(dòng)而 產(chǎn)生的抖動(dòng)噪聲等內(nèi)部噪聲）.實(shí)際獲得的圖像都因受到干擾而含有噪聲，減少噪聲的方法可以在空間域或 頻率域處理，即:在空間域中進(jìn)行時(shí)，基本方法就是求像素的平均值或中值;在頻率域中則運(yùn)用低通濾波技術(shù). 2.4二值圖像
二值化處理裂縫圖像是本設(shè)計(jì)的核心技術(shù).采用閾值化方法將灰度圖像變換為二值圖像，由于圖像只 有黑和白2種顏色，就可以很好地將裂縫從背景中分離出來(lái)，從而提取出裂縫寬度等信息.
經(jīng)過(guò)閾值化分割后的圖像仍存在著圖像噪聲,其噪聲表現(xiàn)形式很多，常見(jiàn)的為點(diǎn)狀和小孔.這些噪聲 會(huì)嚴(yán)重影響裂縫圖像的質(zhì)量和圖像處理的精確度，因此，有必要經(jīng)過(guò)形態(tài)學(xué)操作來(lái)抑制噪聲.其中，膨脹和 腐蝕是兩種基本的形態(tài)學(xué)操作，本文采用腐蝕處理來(lái)去除這些連接成分RL
2.5計(jì)算裂縫寬度的方法
圖像經(jīng)過(guò)上面步驟處理后，接下來(lái)就是處理裂縫寬度信息.本文采用的方法是對(duì)處理后的縱向圖像再 進(jìn)行裁剪,裁剪出標(biāo)定物的區(qū)域和要測(cè)量裂縫的區(qū)域，通過(guò)對(duì)標(biāo)定物的計(jì)算可以算出標(biāo)定系數(shù)，通過(guò)MATLAB 的MAX、MIN、MEAN函數(shù)可以求得寬度像素總和的最大值、最小值和平均值，最后乘以標(biāo)定系數(shù)，就可以得 到實(shí)際圖像的最大、最小和平均裂縫寬度，若圖像不是縱向可以進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)即可.當(dāng)裂縫較寬,且裂縫 邊界清晰時(shí)，可以直接用鼠標(biāo)手動(dòng)點(diǎn)取邊界上兩點(diǎn)Li、）,直線丄姦即為裂縫的像素寬度.計(jì)算L. （%|,力）、 ?以2，>2）之間的長(zhǎng)度可得裂縫的像素寬度W=V 3-國(guó)2）2+（丸-?2）2，裂縫實(shí)際寬度用裂縫像素寬度乘以標(biāo)定 系數(shù)即可冋.
3實(shí)例仿真
圖2~5為設(shè)計(jì)的裂縫寬度測(cè)量的GUI界面，為了驗(yàn)證軟件的實(shí)用性，通過(guò)7副實(shí)際的地磚裂縫圖片來(lái) 驗(yàn)證.黑色紙帶為100 mm,用于檢測(cè)計(jì)算相機(jī)的標(biāo)定系數(shù).
4結(jié)論
從以上分析和測(cè)試可知，利用MATLAB軟件設(shè)計(jì)的圖像寬度測(cè)量的GUI界面可以很方便快捷地得到所 需的裂縫寬度數(shù)據(jù)，并且在二值圖像的轉(zhuǎn)換過(guò)程中可以根據(jù)處理結(jié)果的好壞修改閾值,若要得到細(xì)小的更加
精確的裂縫信息，只需要改變相應(yīng)的裂縫寬度測(cè)量算法即可.因而此軟件稍作修改就可以用于工程項(xiàng)目上 如橋梁、房屋墻體、混凝土路面等結(jié)構(gòu)表面裂縫寬度的測(cè)量，具有一定的實(shí)用價(jià)值.