近景數化影像半自動式混凝土裂縫量測

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姓名

詹皇祥(Huang-Xiang Zhang ) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程研究所

論文名稱

近景數化影像半自動式混凝土裂縫量測

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摘要(中)

混凝土結構物中之成分受到化學反應將會產生膨脹現象，致而誘發裂縫生成，裂縫將會造成混凝土劣化，影響結構物之耐久性及強度。
在傳統實務上乃採用接觸性方式量測。然而單一裂縫之寬度並非為一定值，且有人工量測之偏差存在。因此採用接觸性方式量測有相當多之不便與困擾存在。遂乃提出一套使用非接觸性量測方式來分析膨脹量與裂縫寬度間之關係以彌補現行實務上之不足處，並滿足對量測結果之一致性與重複性。
裂縫搜尋中為了提高其成果之可靠性因此採用半自動之方式來搜尋裂縫，除利用灰階資訊外尚再加上附加條件之輔助以得較佳之成果。為使求解更具穩定性，先使用高斯函數對資料作平滑化處理以減少雜訊干擾，並利用差分近似微分，算出像點的灰度梯度大小，俟透過取閥值等操作便可將邊緣檢出。
將所搜尋出之裂縫邊界處與人工所數化之結果作一比較，以瞭解所提出之搜尋方式與人工所數化結果間之差異。

摘要(英)

The elements of concrete structures suffering from chemical reactions trend to be an expansion phenomenon, which lead to cracks. The concrete structures of inferior quality caused by cracks have much influence on the structures’ durability and strength.
The non-contact measurement is employed because of the physical limitations in manual measurements.
This paper deals with semi-automatic crack feature extraction from digital close-range images to infer the relationship between concrete expansion and crack width. Only few manual seed points are required on crotches of crack features. Then, the shape and position may be illustrated with automatic feature extraction in two- dimensional image space.
In the process of crack searching, a Gaussian filter is applied in advance to smooth the noise along crack profiles to improve the reliability and precision. Subsequently, the edges of cracks are determined by computing the gradient of the crack profiles. The edges of cracks detected by the proposed algorithm will be compared with the one digitized by manual operations.

關鍵字(中)

★ 半自動式
★ 攝影測量
★ 混凝土裂縫
★ 裂縫量測
★ 鹼骨材

關鍵字(英)

論文目次

目錄
圖目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅶ
摘要（中文） Ⅷ
摘要（英文） Ⅸ
第一章緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 文獻回顧 1
1-3 研究範圍與方法 7
1-4 論文架構 10
第二章試驗計畫與方法 11
2-1 試驗計畫 11
2-2 試驗材料及設備 11
2-2-1 試驗材料 11
2-2-2 試驗儀器及使用設備 12
2-3 試驗方法與步驟 13
2-3-1 試驗方法 14
2-3-2 試驗條件 14
2-3-3 試驗步驟 16
第三章數位影像幾何分析 19
3-1 相機率定原理 20
3-2 設計率定場 23
3-3 相機率定 28
3-4 傾斜攝影改正 34
第四章裂縫搜尋與量測 37
4-1 裂縫搜尋 37
4-2 搜尋裂縫之邊界 45
4-3 成果檢核 53
4-3-1 邊界位置之檢核 53
4-3-2 裂縫寬度量測之檢核 60
第五章裂縫寬度與膨脹量關係 67
第六章結論 78
參考文獻 80
附錄 84
圖目錄
圖 1.1 台九線上疑似受鹼-骨材反應侵害橋樑位置圖3
圖 1.2 疑似鹼-骨材反應所造成之地圖狀裂縫（消波塊）4
圖 1.3 疑似鹼-骨材反應所造成之地圖狀裂縫（馬太鞍溪橋）4
圖 1.4 鹼-骨材反應所生之膠5
圖 1.5 鹼-骨材反應裂縫直接貫穿骨材顆粒6
圖 1.6 紫外燈照射下出現淡黃綠色螢光現象6
圖 1.7 傳統中量測裂縫所使用之crack scale7
圖 1.8 研究流程圖9
圖 2.1 測微儀12
圖 2.2 測微儀側面12
圖 2.3 80℃養治箱13
圖 2.4 試驗流程18
圖 3.1 方格網24
圖 3.2 假設之像主點位置26
圖 3.3 相片座標系統27
圖 3.4 改正前畸變差圖29
圖 3.5 僅改正輻射變形之畸變差圖29
圖 3.6 改正輻射、切線變形後的畸變差圖29
圖 3.7 拍攝目標 35
圖 4.1 裂縫剖面圖 38
圖 4.2 起點與終點間之參考線 40
圖 4.3 P1點示意圖 40
圖 4.4 P2點示意圖 41
圖 4.5 軌跡點至終點之距離小於取樣間格長度示意圖 43
圖 4.6 裂縫彎折處長、高比示意圖 43
圖 4.7 裂縫搜尋之流程圖 44
圖 4.8 (a) 實際影像 45
圖 4.8 (b) 灰階剖面圖 45
圖 48. (c) 一階導數剖面圖 45
圖 48. (d) 二階導數剖面圖 45
圖 4.9 二次式密合 46
圖 4.10 搜尋裂縫邊線示意圖 47
圖 4.11 次像元精度之裂縫邊界位置 48
圖 4.12 搜尋裂縫邊線流程圖 48
圖 4.13 裂縫影像 49
圖 4.14 裂縫之起點終點與軌跡點 49
圖 4.15 裂縫邊界位置 50
圖 4.16 裂縫影像二 51
圖 4.17 裂縫之起點終點與軌跡點 51
圖 4.18裂縫邊界位置 52
圖 4.19 數化後之裂縫邊界（三組資料） 54
圖 4.20 第一組資料點角平分線 55
圖 4.21第二組資料點角平分線 55
圖 4.22第三組資料點角平分線 56
圖 4.23 各組資料點之角平分線 56
圖 4.24 各組資料平均線 57
圖 4.25 裂縫影像 57
圖 4.26 數化結果 58
圖 4.27 平均線與演算法所求之邊界線 58
圖 4.28 平均線與演算法所求之邊界線局部放大圖 59
圖 4.29 演算法未操作平滑化之結果局部放大圖 59
圖 4.30 測試例一裂縫指定位置 61
圖 4.31測試例二裂縫指定位置 62
圖 4.32測試例三裂縫指定位置 63
圖 4.33測試例四裂縫指定位置 64
圖 4.34測試例五裂縫指定位置 65
圖 5.1齡期與膨脹量圖 67
圖 5.2齡期26天之裂縫影像 69
圖 5.3齡期35天之裂縫影像 70
圖 5.4齡期50天之裂縫影像 71
圖 5.5齡期60天之裂縫影像 72
圖 5.6齡期67天之裂縫影像 73
圖 5.7齡期75天之裂縫影像 74
圖 5.8齡期96天之裂縫影像 75
圖 5.9裂縫寬度與膨脹量關係圖 77
表目錄
表1.1 台九線上疑受鹼-骨材反應侵害之橋樑名稱及位置 2
表2.1水泥之化學成分分析（台泥實驗室） 11
表2.2粗骨材要求級配 15
表2.3 各粒徑骨材之重量百分比 15
表4.1 測試例量測結果 66
表5.1 齡期26天裂縫寬度 69
表5.2 齡期35天裂縫寬度 70
表5.3 齡期50天裂縫寬度 71
表5.4 齡期60天裂縫寬度 72
表5.5 齡期67天裂縫寬度 73
表5.6 齡期75天裂縫寬度 74
表5.7 齡期90天裂縫寬度 75

參考文獻

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指導教授

陳良健(Liang-Chien Chen)

審核日期

2001-7-19

推文