Prüfingenieur 31 - BVPI - Bundesvereinigung der Prüfingenieure ...

Abb. 6: DRS-Auswerte-Fenster mit dem digitalen Rissbild
und der Risslinie, die der Polyline-Fly-Fisher Algorithmus
als Rissverlauf automatisch detektiert hat. Erkennbar sind
auch die vier Kontrollmarken am Rand
in der digitalen Bildverarbeitung. Für die in diesem
Beitrag beschriebene Anwendung ist es nicht möglich,
aus der Abbildung des Risses im digitalen Bild
die beiden Kanten des Risses direkt zu extrahieren
und durch Differenzbildung die Rissbreite abzuleiten,
da keine allzu großen Kontrastunterschiede zwischen
Rissufer und Rissinnerem bestehen müssen und die
Anzahl der Pixel, die den Riss repräsentieren, für eine
Kantenextraktion nicht unbedingt ausreichend sind.
Die derzeitige gewählte Auswertemethodik
und ihre softwaremäßige Implementierung beruht im
wesentlichen auf einer Modifizierung des Fly-Fisher-
Algorithmus, der bereits in [10] und [4] dargestellt
wurde. Die Softwareentwicklung wurde zwischenzeitlich
von JAVATM auf C++ unter Nutzung der
Microsoft Visual C++ 2005 Redistributable Umgebung
umgestellt, um ein benutzerfreundliches Arbeiten
in der Microsoft-Umgebung (Windows XP, Vista)
mit der dort gebräuchlichen Fenstertechnik zu erreichen
(Abb. 6).
Die Bearbeitung der Bilder und ihrer Rissbreiten
erfolgt grundsätzlich projektorientiert, das heißt,
für jedes Objekt wird ein neues Projekt eröffnet. In
diesem Projekt werden die für die Auswertung nötigen
Bilder geladen. Das auszuwertende digitale Bild
wird ausgewählt, und die vier Kontrollpunkte werden
automatisch gemessen, um festzustellen ob die Sensorlage
mit der Kalibrierung im Labor übereinstimmt,
sowie für die spätere Überführung der Ergebnisse
in das metrische System.
Die Detektion des Risses im Bild erfolgt halbautomatisch,
da die Bildverarbeitungsoperatoren nicht
zuverlässig in der Lage sind, zwischen wahren Rissen
und linienhaften Merkmalen in den Bildern zu unterscheiden.
Derzeit gibt es in den Rissbildern mehrere
QUALITÄTSSICHERUNG
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Der Prüfingenieur Oktober 2007
Risse, zum Teil auch Versprünge im Rissverlauf, so
dass der zu untersuchende Riss beziehungsweise Rissabschnitt
manuell ausgewählt werden muss, dann aber
automatisch ausgemessen und objektiv und nachvollziehbar
dokumentiert wird (Abb. 6).
Die Arbeitsweise des jetzt eingesetzten, gegenüber
früheren Ansätzen leicht modifizierten Polyline-Fly-Fisher-Algorithmus
zur Risserkennung beruht
auf einem Suchalgorithmus, der ausgehend von
dem durch den Cursor markierten Start (S)- und Endpunkte
(E) des Risses eine Verbindung rechnet und
dann längs dieser Linie automatisch den Riss verfolgt,
wie in Abb. 7 schematisch dargestellt ist.
Abb. 7: Arbeitsweise des Polyline-Fly-Fisher-Algorithmus.
Die Rissverfolgung erfolgt entlang der Linie
SE innerhalb eines 60 Grad großen Suchsektors. In
diesem Sektor werden alle fünf Grad ein standardmäßig
zwanzig Pixel langes Grauwerteprofil gemessen.
An der Position mit dem kleinsten Grauwert
(dunkle Stelle) wird ein Punkt gesetzt und von diesem
neuen Punkt der Suchlauf für den nächsten Rissabschnitt
mit den gleichen Parametern gestartet. Ziel
ist es, den kürzesten Verlauf des Risses zu verfolgen.
Ist auf diese Weise der Riss polygonisiert, dann werden
senkrecht zu den Polygonseiten Grauwertprofile
gelegt, der zur Ableitung der Rissbreite dienen. Die
Anzahl der Rissbreitenbestimmungen hängt von der
Länge des polygonierten Risses ab, in der Regel mehrere
hundert Messungen auf zum Beispiel fünf Zentimeter
Risslänge.
Je Messstelle erfolgt die eigentliche Rissbreitenbestimmung
nun innerhalb des Grauwerteprofil,
wie in Abb. 8 links dargestellt, das von der Betonoberfläche
über die Risskante in den Riss und auf der
anderen Rissseite wieder hinaus auf die Betonoberfläche
verläuft. Die abzuleitende Rissbreite wird
standardmäßig aus der halben Grauwertdifferenz
zwischen den dunkelsten Pixeln im Riss und den hellsten
Pixeln auf der Oberfläche gebildet (Abb. 8
rechts). Dieser Schwellwert, wie auch alle anderen
Parameter im Programm, können natürlich sinnvoll