法视特（上海）图像科技有限公司，上海 201203

摘要： 针对传统长度测量仪器的主观读取的缺点，本产品通过图像处理方法来获得稳定的测量。产品采用掌上电脑（PDA）平台与嵌入式图像采集设备相结合的轻巧设计，且拥有图像记录功能，为长度测量领域新型的高科技产品。

关键词：图像处理；长度测量；PDA；嵌入式

0. 引言
裂缝宽度在很多场合下都需要进行准确测量，从而方便相关人员或单位按照相应标准、方法等进行质量控制和设施维护。但一般的混凝土材料、防火涂料或需要精确测量的线条等情况下，其宽度测量的要求在十分之一毫米数量级，采用普通长度测量工具不容易准确获得数据。传统的测量方法大致有两种，一种是采用直尺结合放大镜，塞尺，甚至特殊的光学裂缝观测仪，通过人眼来分辨刻度和裂缝，主观上做出判断获得结果；另一种方法采用超声波作为中介，在裂缝两端用探头来获得裂缝宽度数据，其设备比较昂贵，且显示设备不能形象表示出裂缝的位置。

法视特公司FCV21产品是将公司专业的图像处理技术和手持型嵌入式设备相结合的新型应用。通过自主开发的图像处理技术，快速稳定非接触式地测量裂缝宽度，可广泛应用于研究机构和检测现场。由图像算法自动计算实际裂缝宽度消除了因测量人不同而产生的误差，并且可以进行稳定的测量。细长轻巧的设计能够方便搬运和使用。同时对所需要的图像可以结合测量数据进行保存，在个人电脑上进行数据管理和维护方便了专业报表的制作和裂缝发展情况的数据对比。

本产品是软件和硬件相结合的整体解决方案，采用微软PPC2003第二版操作系统平台，自主研发的嵌入式照相机解决了图像处理设备作为量仪的实际问题。以下将对其产品结构，产品使用和产品应用几个方面进行介绍。
1. 产品结构介绍
FCV21主要由两部分构成。如图一所示。

 
PDA采用东芝（TOSHIBA）公司生产的E830产品，采用VGA液晶显示，Windows Mobile 2003 Second Edition操作系统，和Intel PXA272 520MHz的CPU。基于Windows操作系统开发的应用程序，提供用户界面，方便地对嵌入式照相机进行控制、数据传输和数据处理。E830支持CF卡存储，应用程序采用了将图像保存至CF卡的设计。由于CF卡设备的通用性，便于在个人电脑等其他设备上读取图像。在显示方面本款产品支持VGA分辨率显示，同时可以有竖向和横向两种显示模式，提供了清晰的图像显示。该PDA重量约200克，十分轻便。

另一个为嵌入式相机部分，主要有三个组成部分。配有镜头的百万像素彩色CCD图像采集设备负责对裂缝图像进行成像和数据采集；LED光源由几个白色LED构成，在工作进行时对视野区域稳定持续地照明，使CCD部分获得成像质量较高的图像；中央控制和处理单元包括电源控制、照明控制、CCD控制、图像采集传输和图像处理等几大功能。LED光源的电源由两节五号干电池提供，CCD电源由PDA部分提供，解决了野外工作缺乏持续供电的问题。与外部通讯采用了USB接口，配有延长线可以提供稳定的通信信道。整个相机重约300克。

产品整体为手持型，方便的按钮和按键控制，可以满足现场检测的要求。
此外，作为量仪，本产品配有一个薄板标尺。其经过质量检测部分质检，符合标称长度测量精度。一方面为应用程序初始化时标定使用，另一方面在实际复杂测量情况下可作为尺子直接使用。另外还提供加长杆和延长线来应付远距离测量，还有铝合金储物箱、软壳、吊带、清洁球等物品方便实际使用。
2. 使用FCV21进行裂缝宽度测量
以实际拍摄一个混凝土墙面裂缝为例。

  
如上，a图为在实际裂缝上叠放薄板标尺的图像，可以用眼睛来比较裂缝与标准刻度大约在0.2至0.3毫米之间。b图是FCV21的PDA显示屏上所显示的测量结果。可以看到其计量结果符合观测结果。

3. 产品应用
1) 房屋混凝土墙壁质量检测
在建筑物的关键部位出现的裂缝很可能直接影响到其稳定性和使用寿命。采用FCV21进行裂缝宽度测量，符合相关标准要求测量范围，满足精度需求。同时能够定期记录裂缝发展情况，有助于研究该建筑物状态。对人眼不便于贴近的区域，可以采用延长杆配合进行图像采集和测量，扩展了应用空间和范围。

2) 混凝土桥梁质量检测
混凝土桥梁在载荷、应力、温度变化或极端温度、基础不均匀沉降、钢筋锈蚀乃至施工设计都会产生裂缝。对于桥梁这样表面比较多比较复杂的情况，FCV21的便携性可以在实际应用中发挥良好的作用，能够对不便于观察的部位进行测量并拍照记录。

3) 混凝土隧道、人防等地下工程
隧道或者地下建筑由于有外界压力和震动等作用会出现裂缝，其载荷和防水方面，直接受到裂缝影响。由于FCV21自带有LED光源，即使黑暗的环境也可以进行裂缝检测工作。

4) 水库水坝安全维护
水利工程安全的社会影响很大，以长江三峡工程来看，施工和维护过程中裂缝影响就十分严重。对于防汛工作，水库大坝等单位的安全工作就需要经常性的进行检测。FCV21的测量图像保存功能可以方便安全维护单位对裂缝发展情况做记录，从而进行可能情况的分析判断。

5) 机场跑道等公路质量检测
路面质量影响到交通工具的运行安全，高质量的路面，如机场跑道，运动场跑道等对路面裂缝的要求很高。FCV21精确稳定的测量，可以满足高质量要求的路面裂缝检测。

6) 防护涂料涂装工程质量检测
防火涂料等涂装施工质量，需要通过裂缝宽度来鉴定其遮盖力等性能。FCV21也符合其测量范围和要求。

7) 实验检测
FCV21快速稳定的测量特点，可以满足实验中需要及时客观准确测量线状宽度的要求。
综上所述，设备轻巧完善的FCV21很好的适应了复杂的现场环境。其基于保存图像的功能便于测量后期进行报告制作、数据库管理和统计分析等进一步工作。

4. 总结
法视特公司FCV21便携式裂缝宽度测量仪结合了先进的图像处理技术和软硬件设计，是长度测量领域新型的应用产品。客观稳定的测量、细长轻巧的外形和强大的图像处理及保存功能，使其可以广泛得应用于多种测量场合，在室内和野外都可以良好发挥作用。

5. 参考文献
[1] 法视特FCV21操作说明书，2005年4月
[2] 东芝E830产品说明书，2004年8月

作者介绍：
秦鹏，法视特（上海）图像科技有限公司，研发工程师，天津大学电信学院硕士毕业，从事机器视觉产品应用研发。

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