[发明专利]野外大型石质文物渗水病害热像检测技术

权利要求书

1.一种野外大型石质文物渗水病害热像检测技术，其特征在于，通过热成像技术对野外大型石质文物病害区不同于环境和健康区的热传输特性进行检测，通过识别的热像图中温度不同的“热区”和“冷区”，实现野外大型石质文物渗水病害检测，包括以下三个方面内容：

野外大型石质文物渗水病害热像检测实施方案设计；

渗水病害热像特征变化检测方法；

渗水病害识别关键参数计算方法和渗水程度分级模型。

2.根据权利要求1所述的野外大型石质文物渗水病害热像检测实施方案设计，其特征在于，使用本发明进行野外大型石质文物渗水病害，检测实施方案的设计包括：热像仪位置选择、固定成像模式、移动巡检方式。

3.根据权利要求2所述的固定成像模式，其特征在于，包括单热像仪固定成像、两台热像仪联合成像，以及单热像仪全景式扫描成像。

4.根据权利要求2所述的移动巡检方式，其特征在于，采用移动方式从多角度、不同距离、不同地点地对文物渗水疑点部位进行热像巡检。从而用更高的空间分辨率对疑点部位的渗水情况进行诊断，更好地了解渗水病害的空间分布与热像特点，既对固定成像模式进行有益补充，也对固定成像模式进行有效检验。

5.根据权利要求1所述的渗水病害热像特征变化检测方法，其特征在于，太阳照射前后，渗水病害部位与正常岩石的热像特征变化是不一致；而且在旱季和雨季，渗水病害部位与正常岩石的热像特征差异也是不一样的。主要表现为：1)旱季无渗水时，渗水病害部位的热像特征变化比正常岩石敏感，表现为受太阳照射则迅速升温；2)雨季有渗水时，渗水病害部位的热像特征变化不如正常岩石敏感，表现为受太阳照射后温度上升微弱。据此，可从热像中初步识别出渗水病害部位。

6.根据权利要求1所述的渗水病害热像特征变化检测方法，其特征在于，实际检测的温度变化规律为：1)太阳照射前，崖壁温度上升缓慢；2)太阳照射后，干燥病害区温度急速上升；正常岩石虽也出现转折性温度上升，但上升速度较慢；渗水病害区则不出现转折性升温变化；3)浮云遮挡太阳时，干燥病害区和正常岩石的温度变化曲线出现了大的波动，而渗水病害区温度变化影响微弱，其升温趋势十分稳定而缓慢。

7.根据权利要求1所述的渗水病害识别关键参数计算方法，其特征在于，热像检测参数有两种基本形式：其一为用于渗水区定性识别的直立式条带状热像几何(由于水的重力流动或钟乳石垂直悬挂所致)；其二用于渗水区定量识别的渗水区温度参数，包括渗水区最低温度、渗水区最高温度、渗水区平均温度等。由于渗水区平均温度可能弱化渗水病害区与健康区的温度差异，而渗水区最高温度可能因渗水区初选边界不恰当而带入健康区的温度信息，唯有渗水区最低温度最能反映渗水状况下渗水病害区与健康区的温度差异。因此，渗水区定量识别的关键参数为渗水区最低温度(T_min)。

8.根据权利要求1所述的渗水程度分级模型，其特征在于，崖壁受太阳照射时，含水量小的岩石升温较快，而含水量大的岩石升温较慢。按此基本规律，崖壁受太阳照射后其整体温度最高时，崖壁温度较低区一定是含水丰富或渗水量大的部位；且渗水点的温度越低，其渗水程度越高。据此，可通过红外热像准确检测崖壁渗水位置，并进行渗水程度定性分级。渗水程度定性分级模型为：

Wi=Int[(Tave-Tmini)/ΔTmin]+1]]>

Tave=Σi=1aTi/a]]>

Tmini=Min(Tj)]]>

Tmin=Min(Tmin1,Tmin2,...,Tminm)]]>

ΔT_min＝(T_ave-T_min)/n

式中：Wⁱ——渗水区i的渗水程度；

T_ave——热像分析区的平均温度；

T_j——热像中像素j的温度；

a——热像分析区内的像素总数；

——渗水区i的最低温度；

T_min——所有渗水区的最低温度；

m——热像分析区中的渗水区个数；

ΔT_min——渗水区温度级差；

n——拟划分的渗水程度等级数，如n＝3(W＝1：轻微；W＝2：中等；W＝3：严重)。