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摘要：古塔因各种自然因素和人为因素产生的建筑损坏问题严重，裂缝的发展尤为突出，为控制裂缝的进一步发展，需要我们了解其发展的趋势并做出相应的处理。
关键词：古塔裂缝、数字图像技术、像素、古塔的保护
1 国内古塔现状
在中国辽阔美丽的大地上，随处都可以看到古塔的踪影，这些千姿百态的古塔，造型优美，结构精巧，雕刻装饰也非常华丽，丝毫不逊色于我国其他古建筑。然而，在我国早期的古代建筑物中有楼有阁，有台有榭，有民居有桥梁有陵墓，唯独没有塔。塔式建筑传入我国以后，经过我国古代劳动人民智慧和创造力的发挥，古塔便成为了我国古代高层建筑的典型代表，建筑史上的一颗璀璨明珠，同时也是中华民族的骄傲。
根据张炜、徐磊对陕西省古塔的研究，我们了解到陕西省内的古塔数量众多，因其不同自然环境，地理位置，历史沿革等诸多因素，古塔的保存现状也不尽相同。根据一些调查所知，因为一些严重的自然灾害，比如位于周至县城内的“八云塔”（又名瑞光寺塔），在“5·12”地震当中受到较大破坏。因地震时晃动剧烈，其第一层东北角底部砖石受到塔身重力挤压，破碎较多，并且有明显上下方向裂缝。而在该塔的内部墙皮脱落严重，也可见多处明显裂缝。
由以上可知，古塔因各种自然因素和人为因素产生的建筑损坏问题严重，裂缝的发展尤为突出，为控制裂缝的进一步发展，需要我们了解其发展的趋势并做出相应的处理。
2 数字图像技术研究现状
随着近年来数字图像技术的发展，硬件和软件发展水平方面都有很大的提高。在硬件方面，数码相机技术的发展日新月异，数码相机的像素在快速增加。同时，价格在不断的下降；在软件方面，有很多优秀的图形处理软件可以用来进行图形处理，例如MATLAB是一种科技应用软件。MATLAB可以进行矩阵运算、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测等领域。MATLAB图形处理工具箱具有强大的图形处理功能，可使编程工作难度系数大大降低。
所谓数字图像，是由若干个数据点组成的，每个点称为像素（pixel），是数字图像的基本组成单位。每一个像素具有独立的属性特征，如颜色（color）、灰度（grayscale）、对比度（contrast）等，颜色、对比度和灰度是决定一幅图像表现力最主要的因素。对同样大小尺寸的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真，而利用数码照相机拍摄的图片画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。利用数码照相机拍摄出的图像或画面，是x，y两个方向组成的点阵。对于数字图像本身来说，图像所包含的信息可能有多个，某个感兴趣的信息的点阵数占总信息的点阵数的比率，可以理解为图像的密度。
综上所述，由于数字图像本身的便于储存、信息量丰富、数字化特性，越来越受到各行业技术人员的青睐。
3 古塔裂缝宽度图像的数字处理过程
3.1 读取图像：首先，选择待测建筑物的照片的路径，读取图像的RGB值。这一过程是将图像各点读取成为可查看的三元数据。也就是说，这时读出的图像是三个维度的信息。
3.2 显示图像：显示图像就是将读取到的RGB图像显示出来
3.3 裁剪图像：裁剪图像这一过程就是将图片中待测区域裁剪出来。裁剪区域越大，图像像素数目就越多，数据量就越大，这样，计算机在进行计算时就越慢。裁剪区域过小，又可能造成测得的结果不能够反映裂缝的真实情况。因此，裁剪区域的大小，要根据实际测量需求而定。
3.4 将裁剪图像转化为灰度图像：这一步骤是为了后续方便对图像进行处理。因为裁剪出来的图像是三维图像，而将其变为灰度图像后，只剩下一个维度，相当于将三维向量投影为一维向量
3.5 将灰度图像进行区域增强和滤波去噪：图像增强是指按特定的需要突出图像中的某些信息，同时削弱或消除某些无关的信息，从而有目的地增强图像的整体或局部特征。增强后的图像往往能够增强对特殊信息的识别能力，改善图像的视觉效果，让观察者能够看到更加直接、清晰、适于分析的信息。
3.6 二值化：二值化图像就是通过设置阈值将灰度图像转变为二值图像。灰度图像的像素值为0～255，而二值图像的像素值只有0和255。首先扫描整个图片，确定亮度最高和最低点，分别作为1和0，然后从1和0中间依次按一个比较小的台阶，依次作为二值化的分界，就是大于这个亮度的算1，小于的算0，然后计算所有点实际亮度与二值化以后的亮度的方差，依次遍历计算所有的分界点，计算所有的方差和，取方差和最小的分界点作为最终的分界点 ，深度高于这个值则是1，低于这个值则是0，将整个图像呈现出明显的黑白效果。将图像二值化后，再去除图像中边框的干扰，去除小于10的区域，将区域裂缝标记，重构并去除干扰后的裂缝图像 ，最后得到以像素值表示的裂缝宽度图像。
4 裂缝图像采集过程中应该注意的问题
由于是采用摄像头来捕捉古塔裂缝的，因此要选择合适的摄像头才能得到效果较好的拍摄图像。照相时，应确保相机视野的开阔性，使得裂缝在照片中轮廓鲜明，以利于后期程序对图像的处理，并提高测量的精确度。
5 结论与展望
本文基于数字图像处理技术，提出了一种检测古塔表面裂缝的方法，并基于matlab平台开发了一套古塔裂缝的检测软件。随着数字图像处理技术和数码相机技术的发展，希望可以开发出古塔裂缝监测记录系统，能把某一古塔裂缝测量结果总结记录下来，纵向比较分析以观测古塔裂缝的发展情况，对古塔的保护和安全性评估具有重要意义。
参考文献：
[1]张炜，徐磊.陕西省古塔现状调查及研究[J].遗产保护，2012，2：64-70
关键词：古塔裂缝、数字图像技术、像素、古塔的保护
1 国内古塔现状
在中国辽阔美丽的大地上，随处都可以看到古塔的踪影，这些千姿百态的古塔，造型优美，结构精巧，雕刻装饰也非常华丽，丝毫不逊色于我国其他古建筑。然而，在我国早期的古代建筑物中有楼有阁，有台有榭，有民居有桥梁有陵墓，唯独没有塔。塔式建筑传入我国以后，经过我国古代劳动人民智慧和创造力的发挥，古塔便成为了我国古代高层建筑的典型代表，建筑史上的一颗璀璨明珠，同时也是中华民族的骄傲。
根据张炜、徐磊对陕西省古塔的研究，我们了解到陕西省内的古塔数量众多，因其不同自然环境，地理位置，历史沿革等诸多因素，古塔的保存现状也不尽相同。根据一些调查所知，因为一些严重的自然灾害，比如位于周至县城内的“八云塔”（又名瑞光寺塔），在“5·12”地震当中受到较大破坏。因地震时晃动剧烈，其第一层东北角底部砖石受到塔身重力挤压，破碎较多，并且有明显上下方向裂缝。而在该塔的内部墙皮脱落严重，也可见多处明显裂缝。
由以上可知，古塔因各种自然因素和人为因素产生的建筑损坏问题严重，裂缝的发展尤为突出，为控制裂缝的进一步发展，需要我们了解其发展的趋势并做出相应的处理。
2 数字图像技术研究现状
随着近年来数字图像技术的发展，硬件和软件发展水平方面都有很大的提高。在硬件方面，数码相机技术的发展日新月异，数码相机的像素在快速增加。同时，价格在不断的下降；在软件方面，有很多优秀的图形处理软件可以用来进行图形处理，例如MATLAB是一种科技应用软件。MATLAB可以进行矩阵运算、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测等领域。MATLAB图形处理工具箱具有强大的图形处理功能，可使编程工作难度系数大大降低。
所谓数字图像，是由若干个数据点组成的，每个点称为像素（pixel），是数字图像的基本组成单位。每一个像素具有独立的属性特征，如颜色（color）、灰度（grayscale）、对比度（contrast）等，颜色、对比度和灰度是决定一幅图像表现力最主要的因素。对同样大小尺寸的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真，而利用数码照相机拍摄的图片画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。利用数码照相机拍摄出的图像或画面，是x，y两个方向组成的点阵。对于数字图像本身来说，图像所包含的信息可能有多个，某个感兴趣的信息的点阵数占总信息的点阵数的比率，可以理解为图像的密度。
综上所述，由于数字图像本身的便于储存、信息量丰富、数字化特性，越来越受到各行业技术人员的青睐。
3 古塔裂缝宽度图像的数字处理过程
3.1 读取图像：首先，选择待测建筑物的照片的路径，读取图像的RGB值。这一过程是将图像各点读取成为可查看的三元数据。也就是说，这时读出的图像是三个维度的信息。
3.2 显示图像：显示图像就是将读取到的RGB图像显示出来
3.3 裁剪图像：裁剪图像这一过程就是将图片中待测区域裁剪出来。裁剪区域越大，图像像素数目就越多，数据量就越大，这样，计算机在进行计算时就越慢。裁剪区域过小，又可能造成测得的结果不能够反映裂缝的真实情况。因此，裁剪区域的大小，要根据实际测量需求而定。
3.4 将裁剪图像转化为灰度图像：这一步骤是为了后续方便对图像进行处理。因为裁剪出来的图像是三维图像，而将其变为灰度图像后，只剩下一个维度，相当于将三维向量投影为一维向量
3.5 将灰度图像进行区域增强和滤波去噪：图像增强是指按特定的需要突出图像中的某些信息，同时削弱或消除某些无关的信息，从而有目的地增强图像的整体或局部特征。增强后的图像往往能够增强对特殊信息的识别能力，改善图像的视觉效果，让观察者能够看到更加直接、清晰、适于分析的信息。
3.6 二值化：二值化图像就是通过设置阈值将灰度图像转变为二值图像。灰度图像的像素值为0～255，而二值图像的像素值只有0和255。首先扫描整个图片，确定亮度最高和最低点，分别作为1和0，然后从1和0中间依次按一个比较小的台阶，依次作为二值化的分界，就是大于这个亮度的算1，小于的算0，然后计算所有点实际亮度与二值化以后的亮度的方差，依次遍历计算所有的分界点，计算所有的方差和，取方差和最小的分界点作为最终的分界点 ，深度高于这个值则是1，低于这个值则是0，将整个图像呈现出明显的黑白效果。将图像二值化后，再去除图像中边框的干扰，去除小于10的区域，将区域裂缝标记，重构并去除干扰后的裂缝图像 ，最后得到以像素值表示的裂缝宽度图像。
4 裂缝图像采集过程中应该注意的问题
由于是采用摄像头来捕捉古塔裂缝的，因此要选择合适的摄像头才能得到效果较好的拍摄图像。照相时，应确保相机视野的开阔性，使得裂缝在照片中轮廓鲜明，以利于后期程序对图像的处理，并提高测量的精确度。
5 结论与展望
本文基于数字图像处理技术，提出了一种检测古塔表面裂缝的方法，并基于matlab平台开发了一套古塔裂缝的检测软件。随着数字图像处理技术和数码相机技术的发展，希望可以开发出古塔裂缝监测记录系统，能把某一古塔裂缝测量结果总结记录下来，纵向比较分析以观测古塔裂缝的发展情况，对古塔的保护和安全性评估具有重要意义。
参考文献：
[1]张炜，徐磊.陕西省古塔现状调查及研究[J].遗产保护，2012，2：64-70