古建筑墙面裂缝的3D自动建模和监测

——文物3D建模案例

碰海科技(北京)有限公司

      墙面裂缝是古建筑常见的损坏形式,对现代建筑来说裂缝也是巨大的隐患。对裂缝的监测是建筑保护的重要内容。

      市场上已有基于数字图像技术的裂缝检测系统(或墙体缺陷监测系统),通过CCD成像仪,对结构体表面缺陷进行图片采集并提取缺陷特征,计算出墙体裂缝宽度、长度等信息。但无法计算裂缝的深度。另外还有专门的测量裂缝深度仪器,采用超声波等原理来测深。但使用两台设备分别测量裂缝的宽度和深度,大大增加了成本和工作量。

      采用我们研发的自动3D建模技术,不需要增加硬件成本,可以直接利用拍摄的图片,对墙体作自动3D建模,从而计算出裂缝长度、宽度及深度,得到墙面缺陷的立体信息。

      对近距离墙面的拍摄,使用手机拍照就可以自动建模,简单方便。可以参考我们对九龙壁等文物的自动建模

      对于距离远且不易靠近的墙体,利用单反相机配合长焦镜头,可以远距离拍摄并自动建模。图1便是使用单反相机拍摄的裂缝照片。

Odoo CMS - 大图
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图1 墙体裂缝的照片(由合作方提供) 

      拍摄之后将照片导入我们的自动建模系统,就可以自动生成墙面的3D模型,如图2所示。无须人工描画,可以进一步自动提取裂缝3D特征,包括裂缝的深度。还可以提供趋势比对功能,实现目标裂缝多时间段发展趋势的跟踪比对。

      基于照片自动建模的裂缝检测,设备简单,最多拿着一台单反相机配合三脚架就行,不需要搭设脚手架或使用工程车。具有廉价、快速、安全、无接触、对文物零损伤、可视化等特点。对于现代建筑如桥梁、隧道、核电站、水坝、楼房等同样适用。

Odoo CMS - 大图
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图2  对墙体自动3D建模的结果