[發明專利]一種基于雙尺度聚類算法的路面裂縫識別算法及系統

有效

• 申請號: 201410787530.5
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104636750B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 李偉;沙愛民;孫朝云;呼延菊;郝雪麗;趙海偉;蘇瑜;謝磊金;邵娜娜;王瑤;王翠
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建;王芳

1.一種基于雙尺度聚類的路面裂縫識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：計算機讀取三維圖像數據矩陣，對三維圖像數據矩陣進行濾波處理得到濾波后的三維圖像數據矩陣，然后將其轉換成灰度圖像，并對該灰度圖像使用Otsu算法進行二值化處理，得到二值化圖像；

步驟2：按照從上到下、從左到右的順序，采用八鄰域搜索算法掃描步驟1得到的二值化圖像對應的數據矩陣，得到標記后的裂縫區域，并對每個裂縫區域使用最小外接橢圓進行表征；所述步驟2具體包含如下步驟：

步驟21：按照從上到下、從左到右的順序掃描濾波后的二值化圖像對應的數據矩陣；依次以每個數據點作為中心，判斷中心點的八鄰域是否均為裂縫點，如果是，則八鄰域范圍內的點屬于以該數據點為中心點的基本單元區域，并將每個基本單元區域順次編號，每個基本單元區域均作為裂縫區域；

步驟22：對編號i的裂縫區域中的所有數據點進行線性擬合，得到擬合直線其中，i＝1,2,3…；n_i為編號i的裂縫區域包含的數據點個數；求出該裂縫區域在對應的擬合直線上截取的線段長度，記為a_i；然后計算該裂縫區域內所有數據點到對應的擬合直線的距離，將距離的最大值記為b_i，計算a_i與水平方向的夾角，記為θ_i；

步驟23：將每個裂縫區域的參數a_i、b_i和θ_i分別作為對應的橢圓的長軸、短軸以及偏轉角度，得到每個裂縫區域對應的最小外接橢圓；

步驟3：在裂縫區域對應的橢圓，使用雙尺度聚類算法進行裂縫聚類，得到聚類后的裂縫區域；所述步驟3具體包含如下步驟：

步驟31：對于步驟2得到的所有裂縫區域，選取裂縫區域對應的最小外接橢圓中長軸最長的橢圓的中心作為當前聚類中心；

步驟32：選取當前聚類中心對應的裂縫區域之外的所有裂縫區域中編號最小的裂縫區域所在的最小外接橢圓，將其作為待聚類目標；

步驟33：計算待聚類目標的中心到當前聚類中心的距離以及兩中心的水平夾角差；

步驟34：判斷步驟33得到的距離以及水平夾角差是否滿足如下準則函數，若不滿足，則轉至步驟37，如果滿足，則執行步驟35；

準則函數：J＝(a₀<O₀O_i)&&(Δθ_oi<δ₁)

其中，a₀為當前聚類中心的所代表的最小外接橢圓的長軸長，O₀O_i為待聚類目標的中心到當前聚類中心的距離，Δθ_oi為待聚類目標與當前聚類中心的水平夾角差，δ₁為正常數，取0～45°；

步驟35：將該待聚類目標歸為當前聚類中心所在的類，將該類中包含的所有橢圓使用一個新的最小外接橢圓進行表征，計算該新的最小外接橢圓的中心、長軸、短軸以及偏轉角，并將該新的最小外接橢圓的中心作為當前聚類中心；

步驟36：判斷是否還有未歸類的裂縫區域，若有，則繼續選取下一個最小編號代表的最小外接橢圓作為待聚類目標，并返回步驟33；若沒有，執行步驟38；

步驟37：將當前聚類中心歸為一新類，返回31，否則，執行步驟38；

步驟38：結束；

步驟4：使用聚類后的裂縫區域所在的最小外接橢圓作為路面裂縫。

2.如權利要求1所述的基于雙尺度聚類的路面裂縫識別方法，其特征在于，所述步驟1中，對三維圖像數據矩陣進行濾波處理采用中值濾波算法。