圖形數(shù)字化技術(shù)在土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的應(yīng)用

梁維豪　楊瑋琛　何源星

摘 要 隨著科技的發(fā)展，土木工程的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的處理方法也發(fā)生了很大的變化。傳統(tǒng)的圖形處理方法已經(jīng)不再滿足人們的需求，而圖形數(shù)字化的技術(shù)則可以解決現(xiàn)有的一些問(wèn)題，能夠方便的使用計(jì)算機(jī)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸以及處理進(jìn)行輔助性協(xié)助。該篇文章主要介紹了圖形數(shù)字化技術(shù)在土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的運(yùn)用方式、適用方面等特點(diǎn)，而且對(duì)這種技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞 圖形數(shù)字化 數(shù)字?jǐn)z影 數(shù)字化信息 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TU317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1圖像數(shù)字化技術(shù)

1.1含義

所謂圖形數(shù)字化技術(shù)，就是利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化的方式，對(duì)圖形進(jìn)行采集、傳輸以及處理的一種技術(shù)。圖形的原始數(shù)據(jù)，在生成圖像的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷一系列的變化，而變化的過(guò)程會(huì)導(dǎo)致對(duì)于相同的輸入數(shù)據(jù)而又不同的輸出結(jié)果，再把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的組織之后就能夠形成所需要的圖形文件了。這些圖形文件具有數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)等特點(diǎn)。這是因?yàn)楝F(xiàn)在獲取信息的手段越來(lái)越多，因此得到的數(shù)據(jù)也越來(lái)越復(fù)雜?？墒菬o(wú)論如何，數(shù)據(jù)在本質(zhì)上只能分為數(shù)字化以及模擬的兩種信息，且兩者之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。

1.2 處理流程

對(duì)于圖像的圖形數(shù)字化，需要經(jīng)歷這幾個(gè)步驟。首先要進(jìn)行圖像信息的獲取，主要是將獲得的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。然后，對(duì)圖像信息進(jìn)行存儲(chǔ)。因?yàn)閳D像的數(shù)據(jù)量很大，所以在存儲(chǔ)的時(shí)候要用到數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)等。然后就可以傳遞圖像的信息了，在傳遞到計(jì)算機(jī)之后，計(jì)算機(jī)就可以對(duì)圖像進(jìn)行處理，一般會(huì)使用幾何處理、算數(shù)處理、圖像重建或復(fù)原等處理方式。最后，就可以把處理后的圖像進(jìn)行輸出了。

2 土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中圖形處理方法應(yīng)用

在土木工程中使用圖形處理方法具有很大的應(yīng)用前景，而圖形數(shù)字化技術(shù)主要有數(shù)字?jǐn)z像測(cè)試技術(shù)和數(shù)字圖形處理學(xué)兩個(gè)方面。

2.1 數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)測(cè)試應(yīng)用

使用數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)測(cè)試和傳統(tǒng)的方式相比，具有其沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。這種測(cè)量方法的效率高、信息量大，能夠客觀真實(shí)地反應(yīng)食物，并且在同一時(shí)刻能夠?qū)Χ鄠€(gè)目標(biāo)進(jìn)行拍攝。

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)有遠(yuǎn)景拍攝和近景拍攝之分。土木工程的結(jié)構(gòu)在使用的時(shí)候經(jīng)常會(huì)發(fā)生整體偏移的情況，而且可能出現(xiàn)局部變形、裂縫開(kāi)展等問(wèn)題，而遠(yuǎn)景攝影測(cè)試技術(shù)則能夠很準(zhǔn)確的把發(fā)生這些問(wèn)題的結(jié)構(gòu)的參數(shù)的變化表現(xiàn)出來(lái)。具體的測(cè)試方法就是，在需要被測(cè)的結(jié)構(gòu)的某個(gè)位置固定好光標(biāo)，然后利用遠(yuǎn)距離的攝像儀來(lái)對(duì)攝像儀來(lái)對(duì)光標(biāo)進(jìn)行取影，最后可以用數(shù)字圖形處理技術(shù)來(lái)確定光標(biāo)的位置?，F(xiàn)在，這種技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的使用，對(duì)于大型建筑物的觀測(cè)特別適用。而近景的拍攝則能夠測(cè)量土木結(jié)構(gòu)的局部變形、或者開(kāi)裂等情況，且這種技術(shù)既可以用于動(dòng)態(tài)的拍攝，也可以用于靜態(tài)的拍攝。

2.2 圖形數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用

這種圖形數(shù)字化的技術(shù)和傳統(tǒng)的圖形處理方式相比，也有著很多的優(yōu)勢(shì)。首先，它在對(duì)于土木工程結(jié)構(gòu)的測(cè)試過(guò)程中，并不一定要和其進(jìn)行接觸。由于數(shù)字?jǐn)z影這種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，能夠直接從結(jié)構(gòu)上就獲得位移、變形、裂縫寬度等數(shù)據(jù)，卻不需要進(jìn)行接觸，不僅大大的方便了測(cè)試，而且在精度、速度以及數(shù)據(jù)量等方面和以往使用的方式相比較都有著極大地提高。其次，這種方式在任何時(shí)間都可以對(duì)土木結(jié)構(gòu)進(jìn)行攝影。傳統(tǒng)的方式需要連續(xù)的攝影，這就需要拍攝人員用連續(xù)的時(shí)間來(lái)拍攝，往往很不方便，而現(xiàn)在這種新技術(shù)則克服了這種困難，采用數(shù)字化的攝影，幾乎可以在任意的時(shí)間間隔來(lái)拍攝圖像。除此之外，數(shù)字化的圖像攝影還能夠把實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程完整的拍攝下來(lái)，并且進(jìn)行存儲(chǔ)，可以在以后多次重現(xiàn)。而傳統(tǒng)的技術(shù)，只能保證把圖像演示一次，在教學(xué)的時(shí)候不能滿足學(xué)生的需要，因此這種數(shù)字化攝影技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。而且，利用圖形數(shù)字化的技術(shù)，還能夠利用計(jì)算機(jī)處理已經(jīng)獲取的圖像數(shù)據(jù)，從而形成立體的圖形，將結(jié)構(gòu)的位移、裂縫數(shù)據(jù)信息等清楚的表現(xiàn)出來(lái)，反映出在受力的情況下結(jié)構(gòu)的性能。除此之外，在土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，運(yùn)用圖形數(shù)字技術(shù)，對(duì)于多媒體的教學(xué)也是很有幫助的。這種方式，能夠把教學(xué)中所需要的內(nèi)容、材料以及相關(guān)的數(shù)據(jù)，用圖像的方式生動(dòng)的表現(xiàn)出來(lái)，這樣學(xué)生對(duì)于土木工程的結(jié)構(gòu)又能夠有著更加深刻、真實(shí)的認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生的理解和接受。

當(dāng)然，圖形數(shù)字化技術(shù)存在這些優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也是有很多要求的。比如說(shuō)，這種技術(shù)需要的儀器設(shè)備十分復(fù)雜，對(duì)于相關(guān)人員的技術(shù)要求也很高。在不同的情況下，對(duì)于計(jì)算的軟、硬件設(shè)置也需要有不同的配置。

3 結(jié)語(yǔ)

如今已經(jīng)是信息化時(shí)代，土木工程的設(shè)計(jì)中也應(yīng)用到了新的科技。和傳統(tǒng)的測(cè)試方式相比較，把圖形數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到土木工程結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)之中，具有很大的優(yōu)勢(shì)。該篇文章首先討論了什么是圖形數(shù)字化技術(shù)，然后對(duì)這種技術(shù)在土木工程呢過(guò)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的應(yīng)用的的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，無(wú)論是在拍攝上、還是在對(duì)于圖像的處理上，都具有傳統(tǒng)的方式?jīng)]有的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字圖形技術(shù)在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，在技術(shù)上是可行的，而且成本也不高，隨著時(shí)代的發(fā)展，會(huì)得到更廣泛的接受以及越來(lái)越多的應(yīng)用。

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