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5-2 實驗設計之數位影像編碼運算處理之應用

在文檔中 1-3 研究目的 (頁 42-65)

表 5.2 混凝土長梁試體組合

混凝土梁試體 圖示

試體一 純混凝土長梁

試體二

混凝土內含五根垂直鋼筋

試體三

混凝土內含兩個裂縫

試體四

混凝土內含鋼筋與 PVC 管

試體五

混凝土內含虛擬空洞 試體六

混凝土內含水平鋼筋及空洞

試體七

混凝土內含水平鋼筋 及五根垂直鋼筋

純混凝土

垂直鋼筋

裂縫

PVC 管

空洞

空洞

水平鋼筋 垂直鋼筋

水平鋼筋

垂直鋼筋

5-2-1 純混凝土長梁試體 (a)待測物與施測方向描述

此為純混凝土長梁試體(75*15*30)公分與施測方向描述;如下圖 5.1(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算處理技術之應用,茲詳述 於下:

施測方向

圖 5.1(a)純混凝土長梁試體照片 圖 5.1(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.2 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.3(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.4 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.5 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.6(a)、(b)所示。

圖 5.2 透地雷達剖面圖

圖 5.3(a)透地雷達匯入後 3D 剖面圖 圖 5.3(b)透地雷達匯入後 2D 剖面圖

圖 5.4 數位影像相減後 3D 剖面圖 圖 5.5 復數振幅運算處理後 2D 剖面圖

圖 5.6(a)色階位元圖 圖 5.6(b)細線化圖

由數位影像相減之後再進復數振幅運算處理後 2D 剖面圖讓我們 更進一步暸解此數位影像處理技術的可行性。

(c) 數位影像處理結果

透地雷達剖面圖與數位影像編碼運算處理後之結果,如圖 5.4 數 位影像相減後 3D 剖面圖所示。由純混凝土試體顯示的透地雷達數位 影像編碼運算處理剖面圖結果,整體之純凝土試體數位影像編碼相減 後,在此數位影像處理過程中可以完全被移除純混凝土的影像編碼 值,並修正了系統與現場施測時所帶來的延遲現像,將所得之結果給 予位元色階化及細線化圖像來表達處理後之結果;如圖 5.6(a)、(b)。

5-2-2 鋼筋混凝土長梁試體 (a) 待測物與施測方向描述

此為鋼筋混凝土長梁試體(75*15*30)公分與施測方向描述;如下 圖 5.7(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算處理技術之應用,茲詳 述於下:

施測方向

圖 5.7(a)鋼筋混凝土長梁試體照片 圖 5.7(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.8 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.9(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.10 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.11 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.12(a)、(b)、(c)所示。

鋼筋

圖 5.8 透地雷達剖面圖

圖 5.9(a)透地雷達匯入後 3D 剖面圖 圖 5.9(b)透地雷達匯入後 2D 剖面圖

圖 5.10 數位影像相減後 3D 剖面圖 圖 5.11 復數振幅運算處理後 2D 剖面圖

(c) 數位影像處理結果

透 地 雷 達 剖 面 圖 與 數 位 影 像 編 碼 運 算 處 理 後 之 結 果 ; 如 圖 5.12(c)。由鋼筋混凝土長梁試體顯示的透地雷達剖面圖結果,五根垂 直鋼筋所在的位置明顯可見,在數位影像處理過程中可以完全被移除 純混凝土的影像編碼值,保留住鋼筋的影像編碼值,但在細線化後鋼 筋下方還是有明顯干擾的情況還是非常混亂且連續一致,此時可將微 小繞射的現象進行移除;如圖 5.12(b)。

5-2-3 混凝土長梁試體內含二道垂直裂縫 (a) 待測物與施測方向描述

此為混凝土內含二道垂直裂縫長梁試體(75*15*30)公分與施測 方向描述;如下圖 5.13(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算處理技 術之應用,茲詳述於下:

施測方向

圖 5.13(a)混凝土內含二道垂直裂縫照片 圖 5.13(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.14 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.15(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.16 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.17 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.18(a)、(b)、(c)所示。

裂縫

圖 5.14 透地雷達剖面圖

圖 5.15(a)透地雷達匯入後 3D 剖面圖 圖 5.15(b)透地雷達匯入後 2D 剖面圖

圖 5.16 數位影像相減後 3D 剖面圖 圖 5.17 復數振幅運算處理後 2D 剖面圖

圖 5.18(a)色階位元圖 圖 5.18(b)未修改細線化圖 圖 5.18(c)已修改細線化圖

(c) 數位影像處理結果

透 地 雷 達 剖 面 圖 與 數 位 影 像 編 碼 運 算 處 理 後 之 結 果 ; 如 圖 15.18(c)。由混凝土內含二道垂直裂縫長梁試體所顯示的透地雷達剖 面圖結果,混凝土內含兩虛擬裂縫或異物之數位影像處理方法如上所 述,影像處理後虛擬裂縫位置更佳突出。在色階位元圖中可以清楚看 到裂縫頂端的輸廓與細線化後所呈顯出來的干擾較鋼筋來的小;如圖 15.18(a)、(b)。

5-2-4 混凝土長梁試體內含空洞 (a)待測物與施測方向描述

此為混凝土長梁試體內含空洞(75*15*30)公分與施測方向描述;如 下圖 5.19(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算處理技術之應用,

茲詳述於下:

施測方向

圖 5.19(a)混凝土長梁試體內含空洞照片 圖 5.19(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.20 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.21(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.22 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.23 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.24(a)、(b)、(c)所示。

空洞

圖 5.20 透地雷達剖面圖

圖 5.21(a)透地雷達匯入後 3D 剖面圖 圖 5.21(b)透地雷達匯入後 2D 剖面圖

圖 5.22 數位影像相減後 3D 剖面圖 圖 5.23 復數振幅運算處理後 2D 剖面圖

(c)數位影像處理結果

透 地 雷 達 剖 面 圖 與 數 位 影 像 編 碼 運 算 處 理 後 之 結 果 ; 如 圖 5.24(c)。由透地雷達剖面圖無法明確判別空洞實際位置,但經由數位 影像編碼及運算處理後,可明顯分辯出混凝土與空氣介面之位置,並 判定出空洞位置;如圖 5.24(a)、(b)。

5-2-5 混凝土內含鋼筋、水管試體 (a) 待測物與施測方向描述

此為混凝土內含鋼筋、水管試體(75*15*30)公分與施測方向描述;

如下圖 5.25(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算處理技術之應用,

茲詳述於下:

施測方向

圖 5.25(a)混凝土內含鋼筋、水管試體照片 圖 5.25(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.26 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.27(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.28 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.29 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.30(a)、(b)、(c)所示。

鋼筋

PVC 管

圖 5.26 透地雷達剖面圖

圖 5.27(a)透地雷達匯入後 3D 剖面圖 圖 5.27(b)透地雷達匯入後 2D 剖面圖

圖 5.28 數位影像相減後 3D 剖面圖 圖 5.29 復數振幅運算處理後 2D 剖面圖

圖 5.30(a)色階位元圖 圖 5.30(b)未修改細線化圖 圖 5.30(c)已修改細線化圖

(d)數位影像處理結果

透地雷達剖面圖與數位影像編碼運算處理後之結果;如圖

5.30(c)。由透地雷達剖面圖可明顯判別出鋼筋之位置所在,但對 PVC 管則較不易判別,經由數位影像編碼與運算處理後,可明顯將鋼筋與 PVC 管判定;如圖 5.30(a)、(b)。

5-2-6 混凝土內含水平鋼筋及空洞試體 (a)待測物與施測方向描述

此為混凝土內含水平鋼筋及空洞試體(75*15*30)公分與施測方 向描述;如下圖 5.31(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算處理技術 之應用,茲詳述於下:

施測方向

圖 5.31(a) 混凝土內含水平鋼筋及空洞試體照片 圖 5.31(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.32 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.33(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.34 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.35 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.36(a)、(b)、(c)所示。

空洞 水平鋼筋

圖 5.32 透地雷達剖面圖

圖 5.33(a)透地雷達匯入後 3D 剖面圖 圖 5.33(b)透地雷達匯入後 2D 剖面圖

圖 5.34 數位影像相減後 3D 剖面圖 圖 5.35 復數振幅運算處理後 2D 剖面圖

(c) 數位影像處理結果

由混凝土內含水平鋼筋及空洞試體顯示的訊號剖面圖結果,混凝 土內含水平鋼筋下層有空洞之影像處理方法如上所述,水平鋼筋與空 洞位置更佳突出來。細線化所呈顯出一圈圈的繞射,各代表著其基本 特性。第一圈的繞射現象為水平鋼筋位置,其下為電磁波所產生的繞 射現象,第三圈為混凝土與空氣之間反應、第四個圓圈為空氣中、第 五個圓圈為地面與空氣之間反應)可利用局部的修飾不必要的微小繞 射;如圖 5.36(c),由此可以知電磁波遇到鋼筋後會快速的衰減。

5-2-7 混凝土內含水平鋼筋及五根垂直鋼筋試體 (a) 待測物與施測方向描述

此為混凝土內含水平鋼筋及五根垂直鋼筋試體(75*15*30)公分 與施測方向描述;如下圖 5.37(a)、(b)所示,並配合數位影像編碼運算 處理技術之應用,茲詳述於下:

施測方向

圖 5.37(a)混凝土內含水平鋼筋及五根垂直鋼筋試體照片 圖 5.37(b)施測方向示意圖

(b)數位影像處理程序

將原始透地雷達剖面圖; 如圖 5.38 所示,進行數位影像編碼運算 處理,首先將透地雷達類比訊號之原始資料轉換為數位影像編碼;如 圖 5.39(a)、(b)所示,其次再進行數位影像編碼歸零及影像相減動做,

此處理方式可分三種方式說明:

(a)取純混凝土長梁試體全域波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(b)取透地雷達初始波之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

(c)取某區域透地雷達之波譜軌跡之數位影像編碼進行處理。

如圖 5.40 所示,最後將擷取到之影像編碼進行復數振幅運算;如圖 5.41 所示,並給與細線化及位元化之圖像表示;如圖 5.42(a)、(b)、(c)所示。

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