基于嵌入式处理平台的桥梁拉索表面缺陷检测技术研究

摘要

当前我国的桥梁建设中，各种大跨径桥梁被广泛采用，特别是斜拉桥和悬索桥，因其有优美的线条、跨越能力强等特点更是成为我国桥梁建设中的宠儿，目前在全国主跨超过200米的大跨径斜拉桥已达30多座。而拉索作为斜拉索桥和悬拉索桥的重要组成部分，是这类桥梁重要的受力部件。在桥梁的使用过程中，拉索长期暴露在外，受雨水、日光、雾霜等侵蚀。因此，对拉索表面锈蚀和缺陷的监测对于该类桥梁的健康诊断有着十分重要的意义。 本文以实现桥梁拉索表面缺陷的快速智能化检测为目标，在深入分析现有方法和技术的基础上，提出了基于嵌入式系统和图像识别相结合的非接触式检测方案并进行了技术实现。针对拉索的结构特点，构建拉索爬行机构，采用四个CCD组成并行图像采集阵列，实时地将同一时刻拉索表面一周的图像数据传送到缺陷检测处理系统中。该处理系统，是以TI公司的高性能DSP DM642为核心，结合视频信号转换电路、图像缓冲存储器件、FLASH存储器等资源，实现了对桥梁拉索表面图像的获取、处理、缺陷判识以及缺陷信息的存储。 在缺陷判识技术上，本文根据拉索表面图像特点，设计了有效区域截取确定处理区域，应用改进型中值滤波对图像噪声进行滤波，通过插值技术对图像进行平面投影校正，在目标分割上，采用sobel边缘检测、动态阈值法和图像形态学实现目标与背景的二值化分割，最后设计了识别算法检测达到指标的缺陷。 本系统实现了实时、准确地拉索表面缺陷检出，解决了原桥梁拉索表面人工检测中效率低、安全隐患等问题，并且系统结构简单，成本较低，操作简便，在桥梁损伤监测中有重要的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1本论文研究背景

1.2桥梁拉索表面缺陷检测技术的现状

1.3本论文研究内容

1.4本章小结

2桥梁拉索表面缺陷检测系统的硬件构成

2.1系统硬件总体方案

2.2光源系统和图像采集结构设计

2.2.1光源系统

2.2.2并行式图像采集传感器阵列

2.2.3损伤定位系统

2.3基于嵌入式DSP TMS320DM642的开发平台

2.3.1嵌入式系统概述

2.3.2 TMS320DM642数字信号处理器

2.4本章小结

3拉索表面缺陷图像识别算法

3.1图像获取

3.1.1图像的采集

3.1.2图像有效信息截取

3.2图像降噪

3.2.1图像噪声与平滑

3.2.2传统中值滤波方法

3.2.3改进的快速中值滤波方法

3.3曲面投影校正

3.4目标分割

3.4.1图像分割的主要方法

3.4.2拉索图像分割方法

3.5缺陷识别方法及实现

3.6本章小结

4基于DSP的缺陷检测软件设计与实现

4.1 TI的软件开发环境

4.1.1开发工具CCS

4.1.2开发流程

4.2拉索检测算法在DM642上的实现

4.2.1总体软件流程实现方法

4.2.2系统的启动和初始化

4.2.3图像处理算法模块

4.3算法性能优化

4.3.1 C6000的代码优化概述

4.3.2系统代码优化方案

4.4本章小结

5实验结果及分析

5.1实验达到的性能指标

5.2检测结果图片

5.3检测结果统计及误差分析

5.3.1检测结果统计

5.3.2影响系统的误差分析

6结论与展望

6.1本文的主要工作

6.2对未来工作的展望

致谢

参考文献