工程結構數字圖像法檢測標準化技術

隨著我國城鎮化的迅速發展與基礎設施的快速建設，存量工程結構數量大量增加，結構維護的工作量與復雜度增大，既有結構的檢測鑒定與長期監測成為工程結構領域的重要工作。對于混凝土結構、砌體結構、鋼結構等常見類型的工程結構而言，結構與構件尺寸、表面裂縫、傾斜與撓度、局部幾何變形、動態位移等屬于安全性檢測鑒定最重要的指標，能敏感地反映出既有結構的受力狀態，是完成結構承載力分析、評價結構受力性能的重要依據。

數字圖像檢測作為近年來新興的檢測方法，以其非接觸、高精度、方便快捷、平臺擴展性強、與人工智能技術銜接良好等優勢，在工程結構檢測領域呈現出越來越廣泛的應用前景。目前，數字圖像法已成功應用于結構表面裂縫檢測、結構與構件的尺寸與變形測量、橋梁結構動靜態位移測量以及實驗室環境的應變測量等方向，應用效果良好，一方面推動傳統工程檢測技術的應用創新，另一方面引領基礎方法與應用技術的科研創新。

為規范工程數字圖像法檢測技術的應用，做到技術先進、數據可靠、安全適用、經濟合理，中冶建筑研究總院有限公司（國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心）編制了《工程結構數字圖像法檢測技術規程》T/CECS 1114-2022（發布日期：2022-07-08，實施日期：2022-12-01），規程圍繞總則、術語和符號、基本規定、數字圖像獲取、數字圖像預處理以及檢測內容進行描述，檢測內容具體包括裂縫檢測、尺寸與變形測量、位移測量與應變測量。

傳統的表面裂縫損傷與缺陷檢測主要依賴人工手段，方法操作費時、費力，識別結果具有一定主觀性，現場操作存在高空作業等安全隱患。自本世紀初，隨著各類硬件設備水平的提高，基于數字圖像、超聲波、雷達波等多種手段的結構損傷識別方法被廣泛研究并付諸應用。對于結構表面的裂縫與損傷檢測，數字圖像處理的方法由于其方便可靠、易于操作，具備遠程、非接觸式的特點，在實際應用中具備較大的優勢；同時，數字圖像法可以實現對結構位移、變形的便捷測量，提高檢查效率?！豆こ探Y構數字圖像法檢測技術規程》T/CECS 1114-2022中，對裂縫檢測劃分為數字圖像預處理、裂縫識別與提取、裂縫寬度與長度計算、裂縫分布與結果表達等步驟，完整執行操作步驟可獲得定量準確的裂縫檢測結果。

結構尺寸與變形測量屬于長度與空間變形測量內容，具體的幾何尺寸指標包括長度、寬度、高度、位置、截面特征等，變形指標包括構件傾斜度、撓度、屈曲等。結構尺寸與變形測量的傳統測量手段豐富，如接觸式的尺測、非接觸式的全站儀與三維激光掃描測量等。在工程結構檢測現場，為方便、快捷地獲取結構尺寸與變形測量結果，對簡單的長度指標采用單張照片測量、利用已知長度修正，對復雜的長度指標與空間變形指標采用多視角幾何三維重建測量、利用已知成像模型參數或已知長度進行修正，不僅技術操作方便，同時精度能滿點工程檢測的要求?！豆こ探Y構數字圖像法檢測技術規程》T/CECS 1114-2022從測量手段入手，對結構尺寸與變形的單視角測量、雙視角測量與多視角測量進行了詳細的描述與約定。

既有橋梁工程在荷載試驗與長期監測中，結構動靜態位移指標對反映橋梁力學性能狀態具有非常重要的意義。對位移指標的測量與檢測，接觸式方便雖然具有技術成熟、成本低廉的特征，但現場安裝操作不便、長期監測困難，近年來呈現出被非接觸式測量手段取代的趨勢。采用激光、可見光等手段進行位移測量，設備架設方便、遠程測量可操作性強，采用亞像素插值方法滿足高精度測量要求，采用工業高頻成像設備滿足動態高頻采樣要求，在保證成像光路環境穩定的情況下，可實現高精度檢測與長期監測?！豆こ探Y構數字圖像法檢測技術規程》T/CECS 1114-2022對數字圖像法位移測量的站點選擇、測量過程、數據計算以及結果記錄進行了詳細的描述與約定。

實驗室環境中基于單目、雙目的應變場測量已經在國內各高校與研究機構廣泛應用。相比于應變的機械測量、電阻法測量、振弦法測量等常用方法，數字圖像法測量的顛覆性優勢在于整場應變測量。例如在混凝土剪力墻抗側試驗中，數字圖像法應變測量結果可完整展示出整個墻體表面的應變場分布，輕易觀察出主應力的分布發問。但由于測量硬件水平要求較高，數字圖像法應變測量在目前多用于實驗室條件，《工程結構數字圖像法檢測技術規程》T/CECS 1114-2022也以實驗條件作為應用條件限制。