T/HNCAA 034-2022 数字图像法检测混凝土裂缝技术标准

ICS91.080.40

P25

HNCAA

河南省认证认可协会团体标准

T/HNCAA034—2022

数字图像法检测混凝土裂缝技术标准

Technicalstandardforcrackdetectionofconcretebydigitalimagemethod

2022-04-20发布2022-06-01实施

河南省认证认可协会发布

T/HNCAA034—2022

前言

根据河南省认证认可协会发布的《关于下达2021年团体标准制订计划的通知》（豫认协[2021]05号

文），本标准项目编号：2021009。标准编制组经广泛调查研究，认真总结工程实践经验，在参考国内

外成熟科研成果的基础上，并进行广泛的征求意见，制定本标准。

本标准主要内容是：总则、术语和符号、基本规定、图像采集、图像处理和分析、检测结果、裂缝

检测报告。

本标准由河南省认证认可协会归口管理，由河南豫美建设工程检测有限公司负责具体内容的解释。

本标准推荐给检测单位、设计单位、建设单位、施工单位、维护和管理单位、研究单位的相关人员采用。

本标准在执行过程中，如有需要修改或补充之处，请将有关资料和建议寄送解释单位（地址：郑州市郑

东新区商都路与杨桥东路交汇处北100米，邮编451464）。

本标准为首次发布。

主编单位：河南豫美建设工程检测有限公司

参编单位：西北农林科技大学

澳门大学

信阳建科工程检测有限公司

河南宝来检测技术有限公司

河南省豫华建设工程检测有限公司

河南益高建筑工程检测有限公司

山西志翔检测有限公司

河南亿达工程检测有限公司

主要起草人员：孙亚南李黎黄国平弓鑫

张阳王钰翔侯玉辉张振钢

李广科委玉杰孙海鑫陶佳诚

李佳伟张潮张安静胡慧娜

贾瑶付向斌杜小兵原玉刚

徐晨曦王魁张晓飞田启超

曹文龙张骏青李宾侯海宝

郭婷婷赵帆李锦河苑洪华

孟俊丽魏丽诗孙艳敏耿杨

主要审查人员：李美利朱海群钱伟蒋玲玲张浩亮

T/HNCAA034—2022

目次

1总则................................................................................1

2术语和符号..........................................................................2

术语............................................................................2

符号............................................................................3

3基本规定............................................................................4

一般规定........................................................................4

数字图像检测技术流程............................................................4

设备和软件......................................................................5

4图像采集............................................................................6

5图像处理和分析......................................................................7

图像处理........................................................................7

裂缝提取........................................................................7

输出数据........................................................................7

数据换算........................................................................7

6检测结果............................................................................8

检测结果要求....................................................................8

裂缝检测结果的评价..............................................................8

7裂缝检测报告........................................................................9

附录A图像数据处理和分析裂缝参数流程...........................................10

附录B《混凝土结构设计规范》的要求.............................................11

附录C《水工混凝土结构设计规范》的要求.........................................13

附录D《城市桥梁养护技术规范》的要求...........................................14

附录E隧道衬砌裂缝病害分级标准.................................................15

附录F桥梁混凝土裂缝分级标准...................................................16

附录G裂缝检测原始记录.........................................................17

参考文献.......................................................................18

I

T/HNCAA034—2022

1总则

1.0.1为规范工程结构中数字图像法检测混凝土裂缝技术的应用，保证裂缝检测高效便捷、分析准确、

安全可靠、经济合理，制定本标准。

1.0.2本标准适用于房屋建筑、桥梁、市政、公路、隧道、水利等既有和在建工程中的混凝土裂缝检

测。

1.0.3有特殊用途或在特殊环境中使用的工程结构的混凝土裂缝检测可参照本标准执行。

1.0.4数字图像法检测混凝土裂缝技术除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1

T/HNCAA034—2022

2术语和符号

术语

2.1.1裂缝crack

由荷载、温度、灾害等因素引起的结构表面狭长缝。

2.1.2混凝土裂缝concretecrack

混凝土结构受内外因素作用而产生的损伤，分为微观裂缝和宏观裂缝。

2.1.3裂缝宽度crackwidth

指垂直裂缝面方向上两壁的相对位移距离。

2.1.4裂缝长度cracklength

沿裂缝走向的延伸尺寸。

2.1.5裂缝面积crackarea

裂缝长度和裂缝平均宽度的乘积。

2.1.6裂缝分形维数crackfractaldimension

定量刻画裂缝分形特征的参数，表征裂缝形态的复杂程度。

2.1.7成像设备imagingdevice

由成像元件、镜头等部件组成的满足薄透镜成像原理的设备。

2.1.8焦距focallength

光学系统中衡量光聚集或发散的度量方式，指透镜的光学中心到光聚焦点的距离。

2.1.9图像分辨率imageresolution

图像采集设备可测到受检物体上的最小可分辨特征尺寸，也指每英寸图像内的像素点数。

2.1.10物理分辨率physicalresolution

光学传感器上包含感光元器件的个数，一般以横纵的乘积表示。

2.1.11像素pixel

分辨率的单位，由数字序列表示图像中的最小单位。

2.1.12感光元件photosensitiveelement

将光信号转化成电信号的装置。

2.1.13数字图像digitalimage

由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素、可用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。按

表示方法的不同分为二值图像、灰度图像、彩色图像等。

2.1.14数字图像处理digitalimageprocessing

数字图像处理也称计算机图像处理，是运用计算机辅助工具将图像信号转换为便于分析处理的数

字信号的过程，主要包含图像数字化、图像增强、图像分割、图像分析与描述、图像识别分类等处理方

法和技术。

2.1.15灰度图像grayscaleimages

图像中每个像素可以由0~255的灰度值表示，具体表现为取全黑到全白中间有255个介于中间的灰

色值。

2.1.16图像二值化imagebinaryzation

将图像上所有像素点的灰度值通过变换全部转化为0（纯黑色）或1（纯白色），使整个图像呈

现出黑白效果，二值化后的图像称为二值图像。

2.1.17图像增强imageenhancement

有选择的突出某一具体应用的有用信息，削弱或抑制一些无用的信息。

2.1.18图像降噪imagenoisereduction

减少数字图像中的噪声。

2

T/HNCAA034—2022

符号

2.2.1混凝土裂缝参数：

ω——裂缝宽度；

ωmax——最大裂缝宽度；

ωmed——裂缝中值宽度；

ωlim——最大裂缝宽度限值；

l——裂缝长度；

A——裂缝面积

FD——裂缝分形维数；

3

T/HNCAA034—2022

3基本规定

一般规定

3.1.1数字图像检测技术可用于工业和民用建筑物、桥梁结构、市政设施、公路路面、隧洞衬砌、水

工混凝土结构等建设工程的混凝土裂缝检测，以下条件下宜采用数字图像法检测：

1难以使用接触式方法检测或检测存在安全隐患时；

2采用传统检测方法的效率较低时；

3检测面积大、范围广、作业任务繁重时；

4其他传统检测方法难以定量、全面、准确描述时。

3.1.2对于重要的和有特殊要求的工程结构、失效后会造成严重影响的结构，宜结合《建筑变形测量

规范》JGJ8中的裂缝观测方法进行验证。

数字图像检测技术流程

3.2.1数字图像检测技术基本流程（图3.2.1）应包括图像采集、图像处理、裂缝提取、输出数据和检

测结果。

图3.2.1数字图像检测技术基本流程示意图

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T/HNCAA034—2022

3.2.2数字图像检测应依据检测委托与检测方法等要求，制定以下检测方案：

1工程概况，包括结构类型、规模、施工日期、竣工日期及现状等；

2委托方的检测目的、检测依据和选用的检测方法；

3检测项目和检测数量；

4检测人员和仪器设备配置；

5检测工作进度计划和所需的配合工作；

6现场安全措施和环保措施。

3.2.3数字图像检测程序如下：

1选择成像设备，确定数字图像分辨率、图像像素和图像采集范围，记录环境条件；

2经过现场采集获取符合要求的数字图像数据；

3进行数字图像处理，数字图像数据应满足质量和技术指标要求；

4进行裂缝识别和裂缝参数提取并输出数据；

5输入数据如不满足要求，应重新采集、处理或提取；

6出具结构裂缝检测结果和结论。

设备和软件

3.3.1数字图像检测技术人员应掌握数字图像采集、处理与提取的基本方法，具备操作成像设备和软

件的能力。

3.3.2所采用的成像设备应有产品合格证。成像设备应符合下列要求：

1感光元件的物理分辨率应不小于视场/标称分辨率的1/3；

2当检测对象成像变化较快时，快门宜选择全局曝光的电子快门或机械快门，当对测量速度要求

较低时，可选择线扫描式的电子快门；

3快门速度和采样频率应满足动态测试的要求。

3.3.3数字图像处理技术配置的图像处理软件或编程语言应与检测目的相匹配，使用的电子计算机的

硬件配置应满足传输、处理和存储的要求。

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T/HNCAA034—2022

4图像采集

4.0.1图像采集可采用无人机采集系统、水下机器人、手持式设备及监控设备进行现场采集，传输或

至计算机中供后期图像处理。

4.0.2成像环境应符合下列要求：

1保证光照均匀、亮度柔和，不应逆光拍摄；

2光线过暗时宜补充光源，补充光源应避免直射镜头；

3成像环境应满足设备的正常使用，必要时采取防护措施；

4拍摄站点应有效覆盖，避免盲区。

4.0.3图像质量应符合下列要求：

1数字图像的尺寸应与计算机处理能力相匹配。

2数字图像应色彩清晰，无色彩偏差，无明显污染和伤痕；

3采集时裂缝宜位于图像中央，裂缝图像应显示诊断尺度内的裂缝整体形态，不宜局部采集；

4正面拍摄无法实施时，应进行全景拍摄和局部扫描拍摄合成全景正面图像。

6

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5图像处理和分析

图像处理

5.1.1图像处理宜采用畸变差矫正、裁剪、格式转换、灰度化以及降噪与增强等方法。

5.1.2成像器件拍摄姿态和扫描非线性引起的图像几何失真时应采取适当的数学模型或者算法进行图

像畸变差矫正。

5.1.3成像时应进行图像裁剪，裁剪后裂缝宜位于图像中央。

5.1.4图像格式不同时应采用无损方法将图像转化为通用格式。

5.1.5图像宜转化为灰度图像进行提取。

5.1.6当对纹理复杂、光照不均匀的图像直接进行阈值分割或边缘检测时，若噪声较多应对图像进行

降噪处理，降噪时不宜模糊边缘。

5.1.7图像处理应保证裂缝信息完整，图像处理后应呈现裂缝整体形态。

裂缝提取

5.2.1应根据裂缝细长的形态对裂缝进行识别，裂缝识别时应提取裂缝图像和排除背景区域。

5.2.2裂缝提取可采用以下方法：

1对图像根据某一阈值进行二值化处理，区分裂缝和背景区域；

2采用监督、半监督或无监督的训练方法自动学习；

3将满足设定规则值的裂缝像素点归类到种子像素点，发展成大区域裂缝集合；

4根据中心像素点的特征值判断其是否为裂缝上的点。

5采用图像处理软件，通过鼠标点选或框选进行标记。

输出数据

5.3.1裂缝宽度的计算可采用中心线垂线法、边缘线最小距离法、局部平均裂缝宽度法、灰度值法等

方法。

5.3.2应根据检测目的和现场情况选择合适的计算方法并在检测报告中注明，对于重要的单条裂缝应

该计算裂缝宽度的平均值和最大值。

5.3.3通过裂缝骨架图像上的像素点统计计算裂缝长度，多条相交裂缝应取主要裂缝的长度。

5.3.4通过裂缝图像上所有的像素点求和计算裂缝面积。

5.3.5分形维数的求解可采用差分盒子维法、面积-周长法、毯子覆盖法、分形布朗运动自相似模型

法、基于多尺度的分数维法等方法，应根据检测目的和现场情况选择合适的计算方法，并在检测报告注

明。

数据换算

5.4.1裂缝参数应使用成像环境中的绝对尺寸进行像素单位与标准长度单位进行换算，用标准长度单

位表达。必要时成像环境中代表绝对尺寸的参照物应进行计量校准。

5.4.2数字图像法检测混凝土结构的最小可测裂缝宽度应不大于0.10mm，且应符合国家现行标准要求。

5.4.3图像数据处理和分析的相对误差不宜大于10%，使用无人机平台拍摄裂缝图像时相对误差不宜

大于20%。

5.4.4图像数据处理和分析裂缝参数流程详见附录A。

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6检测结果

检测结果要求

6.1.1根据检测目的和检测部位的整体情况确定诊断尺度并按对象表示检测结果。

6.1.2较小的构件可按单个构件为诊断尺度表示检测结果，较大的构件可分段划分诊断尺度表示检测

结果。

6.1.3应提供对象的裂缝长度、裂缝最大宽度、裂缝中值宽度、裂缝面积和裂缝分形维数的数据，必

要时对混凝