基于数字图像处理技术的古塔裂缝宽度检测及发展历程监控研究报告.docVIP

基于数字图像处理技术的古塔裂缝宽度检测及发展历程监控研究报告 　　摘要：古塔因各种自然因素和人为因素产生的建筑损坏问题严重，裂缝的发展尤为突出，为控制裂缝的进一步发展，需要我们了解其发展的趋势并做出相应的处理。 　　关键词：古塔裂缝、数字图像技术、像素、古塔的保护 　　1 国内古塔现状 　　在中国辽阔美丽的大地上，随处都可以看到古塔的踪影，这些千姿百态的古塔，造型优美，结构精巧，雕刻装饰也非常华丽，丝毫不逊色于我国其他古建筑。然而，在我国早期的古代建筑物中有楼有阁，有台有榭，有民居有桥梁有陵墓，唯独没有塔。塔式建筑传入我国以后，经过我国古代劳动人民智慧和创造力的发挥，古塔便成为了我国古代高层建筑的典型代表，建筑史上的一颗璀璨明珠，同时也是中华民族的骄傲。 　　根据张炜、徐磊对陕西省古塔的研究，我们了解到陕西省内的古塔数量众多，因其不同自然环境，地理位置，历史沿革等诸多因素，古塔的保存现状也不尽相同。根据一些调查所知，因为一些严重的自然灾害，比如位于周至县城内的“八云塔”（又名瑞光寺塔），在“5?12”地震当中受到较大破坏。因地震时晃动剧烈，其第一层东北角底部砖石受到塔身重力挤压，破碎较多，并且有明显上下方向裂缝。而在该塔的内部墙皮脱落严重，也可见多处明显裂缝。 　　由以上可知，古塔因各种自然因素和人为因素产生的建筑损坏问题严重，裂缝的发展尤为突出，为控制裂缝的进一步发展，需要我们了解其发展的趋势并做出相应的处理。 　　2 数字图像技术研究现状 　　随着近年来数字图像技术的发展，硬件和软件发展水平方面都有很大的提高。在硬件方面，数码相机技术的发展日新月异，数码相机的像素在快速增加。同时，价格在不断的下降；在软件方面，有很多优秀的图形处理软件可以用来进行图形处理，例如MATLAB是一种科技应用软件。MATLAB可以进行矩阵运算、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测等领域。MATLAB图形处理工具箱具有强大的图形处理功能，可使编程工作难度系数大大降低。 　　所谓数字图像，是由若干个数据点组成的，每个点称为像素（pixel），是数字图像的基本组成单位。每一个像素具有独立的属性特征，如颜色（color）、灰度（grayscale）、对比度（contrast）等，颜色、对比度和灰度是决定一幅图像表现力最主要的因素。对同样大小尺寸的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真，而利用数码照相机拍摄的图片画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。利用数码照相机拍摄出的图像或画面，是x，y两个方向组成的点阵。对于数字图像本身来说，图像所包含的信息可能有多个，某个感兴趣的信息的点阵数占总信息的点阵数的比率，可以理解为图像的密度。 　　综上所述，由于数字图像本身的便于储存、信息量丰富、数字化特性，越来越受到各行业技术人员的青睐。 　　3 古塔裂缝宽度图像的数字处理过程 　　3.1 读取图像：首先，选择待测建筑物的照片的路径，读取图像的RGB值。这一过程是将图像各点读取成为可查看的三元数据。也就是说，这时读出的图像是三个维度的信息。 　　3.2 显示图像：显示图像就是将读取到的RGB图像显示出来 　　3.3 裁剪图像：裁剪图像这一过程就是将图片中待测区域裁剪出来。裁剪区域越大，图像像素数目就越多，数据量就越大，这样，计算机在进行计算时就越慢。裁剪区域过小，又可能造成测得的结果不能够反映裂缝的真实情况。因此，裁剪区域的大小，要根据实际测量需求而定。 　　3.4 将裁剪图像转化为灰度图像：这一步骤是为了后续方便对图像进行处理。因为裁剪出来的图像是三维图像，而将其变为灰度图像后，只剩下一个维度，相当于将三维向量投影为一维向量 　　3.5 将灰度图像进行区域增强和滤波去噪：图像增强是指按特定的需要突出图像中的某些信息，同时削弱或消除某些无关的信息，从而有目的地增强图像的整体或局部特征。增强后的图像往往能够增强对特殊信息的识别能力，改善图像的视觉效果，让观察者能够看到更加直接、清晰、适于分析的信息。 　　3.6 二值化：二值化图像就是通过设置阈值将灰度图像转变为二值图像。灰度图像的像素值为0～255，而二值图像的像素值只有0和255。首先扫描整个图片，确定亮度最高和最低点，分别作为1和0，然后从1和0中间依次按一个比较小的台阶，依次作为二值化的分界，就是大于这个亮度的算1，小于的算0，然后计算所有点实际亮度与二值化以后的亮度的方差，依次遍历计算所有的分界点，计算所有的方差和，取方差和最小的分界点作为最终的分界点 ，深度高于这个值则是1，低于这个值则是0，将整个图像呈现出明显的黑白效果。将图像二值化