高架桥作为公路交通的重要组成部分,其质量安全引起越来越多人的重视,为此高架桥梁的裂缝检测成为桥梁安全检测的重要内容。基于数字图像处理的桥梁底部裂缝检测方法具有非接触性、高精度等特点,吸引越来越多的学者开展相关研究。本文基于分形理论对高架桥梁底部裂缝的检测进行了研究,所取得的主要成果如下:(1)对高架桥梁底部的裂缝进行了综述和分析。介绍了裂缝的统计特性,分析各裂缝在桥梁各部位分布特性和分布概率;针对底部裂缝的性质、特征对裂缝进行分类,分析了裂缝产生的原因,对裂缝图像的基本特征进行了阐述。(2)对分形理论进行了介绍和分析。对分形理论的基本概念包括分形维数、多重分形等进行介绍,分析分形理论在裂缝图像处理中的应用,是整个研究的基础。(3)对高架桥梁底部裂缝图像预处理技术进行了研究。针对裂缝图像的特点,对高架桥底部裂缝图像进行预处理,将裂缝图像中的干扰噪声去除,对图像中的目标做增强处理。预处理过程包括:灰度化处理、直方图修正、空域滤波等。(4)基于分形理论对高架桥梁底部裂缝图像分割技术进行了研究。对K-均值聚类法加以改进,结合裂缝图像的分形维数设计出一种基于分形理论的裂缝图像聚类分割算法。通过与经典的K-聚类分割算法的对比表明,使用分形理论的聚类分割能够更有效地实现裂缝图像的检测,对高架桥梁裂缝的几何特征和分形特点进行了分析。(5)为了便于对高架桥梁底部裂缝进行检测和分析,设计了一款裂缝图像检测软件对桥梁底部裂缝进行检测分析,通过对采集到的裂缝图像进行处理,证明该软件可以准确、有效地识别裂缝,并能够输出裂缝特征数据。通过本课题的研究,对分形理论在高架桥底部裂缝检测中的应用进行了初步的研究,证实了分形理论的可行性和有效性,为后续的工程应用奠定了理论基础。