基于mems技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由陣列式微位移監(jiān)測(cè)設(shè)備、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比和待保護(hù)文物健康評(píng)估系統(tǒng)組成。監(jiān)測(cè)時(shí)，建立待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得高清晰數(shù)字化圖像，標(biāo)記文物裂紋區(qū)域；根據(jù)待保護(hù)文物的形狀、大小和監(jiān)測(cè)區(qū)域要求，配置陣列式微位移設(shè)備；檢測(cè)到的待保護(hù)文物當(dāng)前區(qū)域裂紋信息經(jīng)無(wú)線方式傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中，和已建立的待保護(hù)文物的高清晰數(shù)字化圖像信息比較，確定當(dāng)前裂紋；進(jìn)行裂紋時(shí)序?qū)Ρ?，確定裂紋發(fā)展規(guī)律，評(píng)估待保護(hù)文物健康狀況。本發(fā)明具有布置方便、非接觸、無(wú)損、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，能夠多區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)待保護(hù)文物的微細(xì)裂紋狀況。
【專利說(shuō)明】基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及文物裂紋微位移監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。屬于文物保護(hù)和微小位移測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]壁畫(huà)、石刻等文物由于長(zhǎng)期暴露在野外或空氣中，隨著時(shí)代久遠(yuǎn)，會(huì)逐漸老化產(chǎn)生破損。通過(guò)監(jiān)測(cè)及時(shí)知道文物的健康狀態(tài)，可以為后續(xù)文物保護(hù)、加固和修補(bǔ)等提供決策。當(dāng)前我國(guó)壁畫(huà)和石刻等文物的監(jiān)測(cè)還處于較原始階段，技術(shù)手段并不完善。已有技術(shù)如專利“基于電阻應(yīng)變片的石雕體裂隙未編號(hào)總線傳感裝置”(授權(quán)號(hào)CN 202903720 U)雖然實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型石雕體文物的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，但需要將電阻應(yīng)變片固定貼在石雕體上，影響了文物的整體美觀。而且，這種監(jiān)測(cè)方式需要直接接觸被保護(hù)的文物，尤其對(duì)壁畫(huà)保護(hù)并不適合，會(huì)破壞文物。因此，要探索布置方便、對(duì)文物無(wú)損傷的非接觸式的實(shí)時(shí)裂紋微細(xì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)布置方便、非接觸式和無(wú)損監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)的文物保護(hù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)以上的陣列式微位移設(shè)備、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比和待保護(hù)文物健康評(píng)估系統(tǒng)。
[0005]所述的一個(gè)以上的陣列式微位移設(shè)備的輸出端連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，所述的陣列式微位移設(shè)備將監(jiān)測(cè)到的待保護(hù)文物裂紋信息經(jīng)無(wú)線傳輸至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；所述的陣列式微位移設(shè)備不直接接觸待保護(hù)文物；所述的陣列式微位移設(shè)備的像素根據(jù)待保護(hù)文物的空間分辨率和像素占空比確定；其數(shù)量根據(jù)待保護(hù)文物的形狀、大小和標(biāo)記監(jiān)測(cè)裂紋區(qū)域確定。
[0006]所述的待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLite來(lái)存貯監(jiān)測(cè)過(guò)程中形成的各種信息和數(shù)據(jù)，保存的整體文物像素達(dá)1000萬(wàn)以上像素，文物裂紋區(qū)域標(biāo)記出后，保存有標(biāo)記區(qū)域的相同高分辨率圖像。
[0007]所述的計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)從所述的陣列式微位移設(shè)備通過(guò)圖像采集，記錄文物裂紋圖像，與所述的調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)里的初始裂紋標(biāo)記區(qū)域圖像進(jìn)行對(duì)比，確定當(dāng)前裂紋；當(dāng)前裂紋信息保存到所述的調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)中存檔。
[0008]所述的待保護(hù)文物健康評(píng)估系統(tǒng)從所述的計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)提取該文物的標(biāo)記裂紋區(qū)域信息，得到一系列含有位相信息的時(shí)間序列圖像后，記錄了沿監(jiān)測(cè)時(shí)序軸上所有記錄時(shí)刻的文物全場(chǎng)裂紋位相信息；進(jìn)行時(shí)序?qū)Ρ?，確定文物裂紋發(fā)展的情況。
[0009]本發(fā)明提出的一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)比已有技術(shù)，具有以下有益效果:
1)本發(fā)明采用基于MEMS的陣列式微位移設(shè)備通過(guò)無(wú)線傳輸將裂紋信號(hào)傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，使用非常方便；
2)本發(fā)明配置方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，提高了文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈活性；
3)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式無(wú)損文物裂紋在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)效果好，存貯的裂紋時(shí)序數(shù)據(jù)有助于判斷文物的健康狀況，及時(shí)對(duì)文物采取保護(hù)措施。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；
其中:
I一陣列式微位移監(jiān)測(cè)設(shè)備；2—待保護(hù)文物高清化數(shù)字圖像；3—待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)；4一文物裂紋區(qū)域標(biāo)記；5—待保護(hù)文物健康評(píng)估；6—文物裂紋時(shí)序?qū)Ρ龋?—計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)；8—遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。
[0011]圖2是計(jì)算機(jī)輔助文物裂紋圖像對(duì)比系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]圖1所示為一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，系統(tǒng)包括陣列式微位移設(shè)備1、由待保護(hù)文物高清數(shù)字化字圖像2和文物裂紋區(qū)域標(biāo)記4構(gòu)成的待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)8、計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)7、文物裂紋時(shí)序?qū)Ρ?和待保護(hù)文物健康評(píng)估系統(tǒng)8。
[0014]其中，陣列式微位移設(shè)備I是利用MEMS加工工藝制作而成的像素矩陣，用于傳感文物裂紋圖像信息。
[0015]陣列式微位移設(shè)備I的陣列個(gè)數(shù)根據(jù)待保護(hù)文物的形狀、大小和標(biāo)記監(jiān)測(cè)裂紋區(qū)域確定；陣列式微位移設(shè)備I的像素根據(jù)待保護(hù)文物的空間分辨率和像素占空比確定。
[0016]陣列式微位移設(shè)備I不直接接觸待保護(hù)的文物，獲得的裂紋信息輸出采用無(wú)線方式，輸出端連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)8。
[0017]待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3由待保護(hù)文物高清數(shù)字化圖像2和文物裂紋區(qū)域標(biāo)記4組成。
[0018]待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3采用SQLite來(lái)存貯監(jiān)測(cè)過(guò)程中形成的各種信息和數(shù)據(jù)，保存的整體文物像素達(dá)1000萬(wàn)以上像素，文物裂紋區(qū)域標(biāo)記出后，保存有標(biāo)記區(qū)域的相同高分辨率圖像。監(jiān)測(cè)過(guò)程中采集的裂紋時(shí)序區(qū)域標(biāo)記也存貯在所述的待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3中作為歷史數(shù)據(jù)。
[0019]計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)7的執(zhí)行流程如圖2所示，從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)8獲取經(jīng)陣列式微位移監(jiān)測(cè)設(shè)備I無(wú)線傳輸而來(lái)的文物裂紋圖像，記錄對(duì)應(yīng)圖像的時(shí)間點(diǎn)；將文物裂紋圖像進(jìn)行濾波等預(yù)處理；進(jìn)行裂紋邊緣銳化；通過(guò)閾值將圖像按裂紋形態(tài)學(xué)二值化處理并細(xì)化，獲得裂紋的骨架圖和特征值；使用鏈碼法計(jì)算文物裂紋像素長(zhǎng)度，并根據(jù)待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3中的標(biāo)定系數(shù)便可獲得裂紋的實(shí)際長(zhǎng)度。對(duì)比調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3中存貯的相同位置裂紋長(zhǎng)度，即可評(píng)估文物裂紋發(fā)展?fàn)顟B(tài)。[0020]計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)7針對(duì)陣列式微位移監(jiān)測(cè)設(shè)備I的陣列個(gè)數(shù)獲取的文物裂紋圖像，進(jìn)行并行處理，按圖2流程執(zhí)行多個(gè)裂紋區(qū)域的監(jiān)測(cè)。
[0021]同一位置的初始裂紋圖像和監(jiān)測(cè)時(shí)獲得的裂紋圖像保存在待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)3中，使用計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)對(duì)同一位置裂紋長(zhǎng)度與初始裂紋長(zhǎng)度對(duì)比，以及與不同時(shí)序裂紋長(zhǎng)度對(duì)比，即可評(píng)估文物裂紋發(fā)展速度和趨勢(shì)。
[0022]對(duì)于待保護(hù)文物多個(gè)區(qū)域的裂紋長(zhǎng)度Ii，分配權(quán)重因子Wi，其中
【權(quán)利要求】
1.一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括一個(gè)以上的陣列式微位移設(shè)備、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比和待保護(hù)文物健康評(píng)估系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的一個(gè)以上的陣列式微位移設(shè)備的輸出端連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，陣列式微位移設(shè)備將監(jiān)測(cè)到的待保護(hù)文物裂紋信息經(jīng)無(wú)線傳輸至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；陣列式微位移設(shè)備不直接接觸待保護(hù)文物；陣列式微位移設(shè)備的像素根據(jù)待保護(hù)文物的空間分辨率和像素占空比確定；其數(shù)量根據(jù)待保護(hù)文物的大小和標(biāo)記監(jiān)測(cè)裂紋區(qū)域確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的待保護(hù)文物調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLite來(lái)存貯監(jiān)測(cè)過(guò)程中形成的各種信息和數(shù)據(jù)，保存的整體文物像素達(dá)1000萬(wàn)以上像素，文物裂紋區(qū)域標(biāo)記出后，保存有標(biāo)記區(qū)域的相同高分辨率圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)從陣列式微位移設(shè)備通過(guò)圖像采集，記錄文物裂紋圖像，與調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)里的初始裂紋標(biāo)記區(qū)域圖像進(jìn)行對(duì)比，確定當(dāng)前裂紋；當(dāng)前裂紋信息保存到調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)中存檔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS技術(shù)的陣列式文物保護(hù)裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的待保護(hù)文物健康評(píng)估系統(tǒng)從計(jì)算機(jī)輔助文物圖像對(duì)比系統(tǒng)提取該文物的標(biāo)記裂紋區(qū)域信息，得到一系列含有位相信息的時(shí)間序列圖像后，記錄沿監(jiān)測(cè)時(shí)序軸上所有記錄時(shí)刻的文物全場(chǎng)監(jiān)測(cè)區(qū)域裂紋信息；進(jìn)行時(shí)序?qū)Ρ?，確定文物裂紋發(fā)展情況。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK103698332SQ201310742295
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】黎業(yè)飛, 李芳宇, 姜輝 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)