近幾年，我國公路、鐵路、橋梁及隧道等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，據(jù)交通運輸部統(tǒng)計，截至2015年，公路總里程達到450萬公里，國家高速公路網(wǎng)基本建成，高速公路總里程達到10.8萬公里，覆蓋90%以上城鎮(zhèn)人口超20萬的城市；二級及以上公路里程達到65萬公里，國、省道總體技術(shù)狀況達到良好水平；農(nóng)村公路總里程達到390萬公里。截至2014年，我國橋梁已有73.5萬座，共4萬多公里；截至2012年年底，我國（不含香港、澳門和臺灣地區(qū)）公路隧道有10022處，總長8052.7公里。
交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展為人們的社會活動和日常生活提供便利，同時也給交通運輸服務(wù)保障及安全監(jiān)管帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
在公路、橋梁及隧道等交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，混凝土發(fā)揮著重要作用，而在混凝土結(jié)構(gòu)表面的維護中，裂縫是最常見、最嚴重的病害之一，因此裂縫是評價混凝土結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量的重要參數(shù)之一，同時也是大部分病害的早期表現(xiàn)，對交通基礎(chǔ)設(shè)施，如公路、橋梁、隧道等的使用壽命及行車安全會產(chǎn)生嚴重影響。
目前，世界各國都在不斷探索和研究混凝土建筑維護問題，以提高建筑水平。早期的檢測和維護主要依靠人工檢測方式，當時的攝像技術(shù)還不成熟，需要維護人員進行現(xiàn)場勘查、測量，并手工記錄檢測結(jié)果。
人工檢測方式不僅耗時，而且花費大量的人力、物力和財力，同時存在檢測精度低、檢測結(jié)果受人為影響較大等缺點。而在隧道等半封閉場所人工檢測還會影響正常的交通通行，嚴重時甚至?xí)斐山煌ㄊ鹿省ｋS著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)和新算法都逐漸運用于裂縫檢測技術(shù)中。
目前主流的裂縫檢測技術(shù)包括基于數(shù)字圖像處理的裂縫檢測技術(shù)、基于計算機斷層掃描(computed tomography, CT)技術(shù)的裂縫檢測技術(shù)、基于結(jié)構(gòu)光的裂縫檢測技術(shù)和基于超聲波的裂縫檢測技術(shù)等。
基于數(shù)字圖像處理的裂縫檢測技術(shù)
基于數(shù)字圖像處理的裂縫檢測首先需要通過電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)采集裂縫圖像，然后通過裂縫檢測算法對采集到的圖像進行檢測分析，最終得到混凝土表面裂縫檢測結(jié)果。該技術(shù)原理簡單，性價比高，操作容易，近幾年得到了長足發(fā)展。該技術(shù)的核心是裂縫檢測算法，目前比較成熟的算法有基于閾值分割和邊緣檢測的裂縫檢測算法、基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的裂縫檢測算法和基于滲流模型的裂縫檢測算法等。
圖像裂縫檢測的目的是使用某種裂縫檢測技術(shù)對輸入的混凝土表面圖像進行實時處理，最終獲取精確的裂縫圖像，用于后續(xù)的裂縫分析，為進一步獲取裂縫相關(guān)參數(shù)奠定基礎(chǔ)。因此，圖像裂縫檢測算法的研究是混凝土圖像裂縫檢測系統(tǒng)中至關(guān)重要的一步，圖像裂縫檢測的精確性將直接影響獲取的裂縫信息的準確性。
隨著計算機信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動化、智能化已經(jīng)成為行業(yè)間發(fā)展、競相突破的主要研究方向。與此同時,科技也推動著裂縫檢測技術(shù)發(fā)展到了自動化的時代，智能路面圖像裂縫檢測車應(yīng)運而生，在公路、橋梁、隧道等交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施的自動監(jiān)控與維護領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對在復(fù)雜背景下拍攝的混凝土表面圖像，采用圖像裂縫檢測技術(shù)提取裂縫，通過研究分析獲得裂縫信息用于后期維護，是當前智能路面圖像裂縫檢測車開發(fā)領(lǐng)域中研究的熱點。
在復(fù)雜背景下，利用圖像裂縫檢測技術(shù)實現(xiàn)裂縫的自動化檢測，具有重大的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。圖像裂縫檢測的第一步是混凝土表面圖像的采集，常用的多功能道路檢測車。多功能道路測試車是一套模塊化的數(shù)據(jù)采集平臺，由一輛特別改裝的汽車底盤和各種數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)組成。具體包括：道路幾何參數(shù)測量系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、激光線掃描車轍測量系統(tǒng)、縱向斷面平整度測量系統(tǒng)、計算機定標錄像及測量平臺、高精度道路幾何系數(shù)測量系統(tǒng)、路面紋理測量系統(tǒng)、道路全景路況掃描系統(tǒng)、路面病害分類評級軟件、凈空高度測量系統(tǒng)和路面攝像全自動的裂縫探測機識別系統(tǒng)。
路面圖像裂縫檢測系統(tǒng)主要分為兩個部分，一是檢測系統(tǒng)的硬件部分，通過車載攝像頭、信號處理器等裝置，在一定的車速下獲得路面或隧道表面圖像；二是裂縫檢測系統(tǒng)的軟件部分，對采集的圖像進行處理，獲得裂縫圖像。
利用智能檢測車進行裂縫檢測是未來交通設(shè)施維護的主要發(fā)展方向，裂縫檢測技術(shù)在公路路面病害裂縫檢測、公路隧道裂縫檢測、鐵路隧道裂縫及橋梁裂縫檢測中都具有重要的使用價值，并且具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的經(jīng)濟價值。
基于圖像的自動化裂縫檢測技術(shù)屬于無損檢測技術(shù)，不僅能夠快速、精確地檢測裂縫，而且還能克服傳統(tǒng)人工裂縫檢測費力、耗時、檢測不精確等不足，是國內(nèi)外裂縫檢測技術(shù)的研究熱點。
自動化裂縫檢測技術(shù)的研究始于20世紀60年代末，到20世紀90年代，國外已開發(fā)了一系列裂縫檢測系統(tǒng)，比較典型的有日本的Komatsu系統(tǒng)、法國的GERPHO系統(tǒng)、加拿大的ARAN系統(tǒng)和美國的DHDV（digital highway data vehicle）系統(tǒng)等。參照國外相關(guān)智能裂縫檢測系統(tǒng)的研究，國內(nèi)也研發(fā)了相應(yīng)的車載裂縫檢測系統(tǒng)，主要有武漢大學(xué)研發(fā)的SINC-RTM車載智能裂縫檢測系統(tǒng)、南京理工大學(xué)研發(fā)的JG-1型系統(tǒng)，同濟大學(xué)研發(fā)的隧道襯砌病害檢測系統(tǒng)。
基于計算機斷層掃描的裂縫檢測技術(shù)
CT技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域大放異彩之后，很多國內(nèi)外學(xué)者開始研究CT技術(shù)在混凝土裂縫檢測方面的應(yīng)用。CT技術(shù)的工作原理是將X線從不同角度射向被檢測物體，然后利用專用的探測儀器記錄衰減后的X線，并將探測到的信號傳輸?shù)接嬎銠C，然后通過計算機分析檢測數(shù)據(jù)，三維重建混凝土表面，并最終通過二維或三維灰度圖像來輸出檢測結(jié)果，方便檢測人員直觀檢測。
CT技術(shù)具有以下優(yōu)點：
(1) 檢測精度高，通過對混凝土表面圖像的三維重建，能夠直觀地檢測混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且能夠分層檢測，精確定位病害位置；
(2) 檢測范圍廣，不但能夠檢測混凝土表面裂縫，而且能夠檢測混凝土內(nèi)部裂縫及其他混凝土病害；
(3) 不需要接觸混凝土表面，對混凝土沒有損傷。
CT檢測的缺點是：設(shè)備龐大，需要在混凝土兩側(cè)都安放檢測儀器，因此無法檢測路面或隧道內(nèi)的混凝土裂縫，使用條件具有較大的局限性。
基于結(jié)構(gòu)光的裂縫檢測技術(shù)
基于結(jié)構(gòu)光的非接觸測量技術(shù)是一種常用的裂縫檢測技術(shù)。該技術(shù)的工作原理是將線狀的結(jié)構(gòu)光投射到被測物體的表面上，由于物體表面高低不平或者存在裂縫，投射到物體上的光條會在凹陷或凸起處發(fā)生一定的變形，并產(chǎn)生陰影，然后利用電子光學(xué)傳感器采集圖像，通過計算機對光條圖像進行分析，就能獲得物體表面的三維信息，最后對提取到的三維信息進行分析，獲得物體表面裂縫所在的位置。
由于結(jié)構(gòu)光裂縫檢測技術(shù)具有原理簡單、檢測精度高、受環(huán)境光影響較小、能夠?qū)崟r檢測等優(yōu)點，最近幾年獲得快速發(fā)展。結(jié)構(gòu)光檢測法的缺點是：需要緩慢地在混凝土表面平行掃描，因此一般都需要車載檢測設(shè)備。
基于超聲波的裂縫檢測技術(shù)
超聲脈沖技術(shù)運用在檢測混凝土表面裂縫的歷史雖然不長，但經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已經(jīng)取得了相當大的進步。超聲波裂縫檢測的基本原理是利用帶波形顯示功能的超聲波檢測儀和頻率固定的聲波轉(zhuǎn)換器，通過測量并分析聲波在混凝土中的傳播速度、波幅和信號主頻等數(shù)據(jù)，來判斷混凝土中是否存在裂縫并判斷裂縫的位置。
該技術(shù)根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳播時受分層界面的影響，造成超聲波的反射、折射和衰減等現(xiàn)象，通過分析得到這些變化的規(guī)律，判斷混凝土中是否存在裂縫及裂縫的深度。對于深度較淺的裂縫，可以通過平測法和雙面斜測法來進行檢測。
通常，當存在裂縫的區(qū)域只有一個可測平面時，需要采用平測法，采用平測法時，需要在裂縫區(qū)域以不同的測距進行測試，并根據(jù)檢測結(jié)果判斷裂縫深度；當裂縫區(qū)域包含兩個相互平行的可測平面時，需要使用雙面斜測法進行檢測。通過判斷超聲波頻率和振幅的變化，可以判斷待檢測區(qū)域的裂縫是否連通，并且能夠判斷裂縫深度。對于深度較大的裂縫，可以通過鉆孔來檢測裂縫深度。首先需要在裂縫兩側(cè)打眼，同時要保證眼孔的軸線平行，然后將超聲波換能器插入孔洞中，并以相同深度緩慢向孔底移動，最后通過測試數(shù)據(jù)來分析裂縫的深度。
超聲波檢測的缺點是：超聲波會受到混凝土中其他物體的干擾，例如混凝土中存在充水現(xiàn)象或者混凝土中的鋼筋等都會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，同時混凝土本身材質(zhì)密度不均勻，也會導(dǎo)致超聲波檢測的檢測結(jié)果準確率不高。
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