[發明專利]隧道滲水檢測的圖像處理方法

有效

• 申請號: 201611157221.5
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106651843B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 王海東;趙利軍;王安紅;薛亞東;黃宏偉;李姣
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

1.一種隧道滲水檢測的圖像處理方法，可以有效地利用圖像處理方法檢測并標記隧道圖像中的黑色滲水區域和反光滲水區域，其特征在于實施步驟如下：

第一步：黑色滲水區域檢測，包括下列步驟：

一、高斯濾波：讀入一幅圖像D，其分辨率為p×q，將D分割成3000×3000的小圖像im后經高斯濾波得到imm；

二、檢測并去除imm中規則線條所在的區域得valid：對圖像imm檢測并去除規則的近似直線物體所在的區域imline_vh和管狀物體所在的區域imline_pipe得到區域valid：

所述規則的近似直線物體所在的區域imline_vh須同時滿足以下幾個特征：

1)、該區域的長軸長度與短軸長度的比值axis須大于20，以確保該區域近似為直線；

2)、若該區域長軸與x軸交角大于85度或小于-85度，則判為垂直直線；

3)、若該區域長軸與x軸交角大于-5度且小于5度，則判為平行直線；所述管狀物體所在的區域imline_pipe須同時滿足以下幾個特征：

(1)、該區域長軸長度與短軸長度的比值axis須大于90，以確保該區域近似為直線；

(2)、兩線條長度的比值ratio須滿足0.8＜ratio＜1.2，以確保兩線條長度近似相等；

(3)、在兩條認為長度相等的線條上，由兩個不同的位置求出這兩線條的距離，將所得的兩個距離做乘積得dis，且dis小于待測圖像尺寸最小值的1/5；

三、對valid做基于均值的黑色區域檢測得valid3：

首先根據均值和方差去除valid中的噪聲區域得valid1：①根據區域像素均值對圖像進行閾值分割：去除區域中大于閾值的部分，閾值k由公式(1)確定，

式(1)中mean2(valid)指的是對區域像素取均值；

②、根據當前行的方差，進一步去除噪聲區域：如果當前行像素值的方差大于4，則去除當前行；

其次，在valid1中去除線卡所在區域得valid2：因為線卡通常內部發亮，周圍發暗，因此，如果在檢測到的黑色區域里面出現空洞，即這個較小的發亮區域，則認為該區域是線卡區域，而不是滲水區域，將其去除；

最后，去除valid2中具有左右對稱性質的區域和部分較亮區域得valid3：定義待測區域中亮度大于該區域亮度均值+20的部分是較亮區域，那么當較亮區域面積大于當前區域面積的1/4，則認為該區域不是黑色滲水區域并將其去除；

四、基于對亮度值和對比度的測量，去除valid3中亮度過大以及亮度均值與周圍環境差別較小的區域得valid4：①根據圖像像素均值對圖像進行閾值分割：定義大于閾值的區域亮度過大，不是黑色滲水區域，將其去除，閾值k由公式(2)確定，

式中mean2(valid4)指的是對圖像取均值；

②、測量待測區域與周邊像素的對比度，因為黑色較暗滲水區域往往和周圍環境有較大的亮度差，所以認為與周圍環境亮度差小于3.5的區域不是黑色滲水區域，將其去除；

五、對整幅大圖進行橫向測量與縱向測量得到im_label：在所測量的區域中取橫向和縱向測量值的最大值：

先進行橫向測量：在所測量的區域中，根據區域的橫坐標測量出區域中不同位置的寬度值，以寬度值的最大值表示該區域的寬度；再進行縱向測量：若區域坐標重心位置的最大值與最小值之差小于700，則不進行縱向測量；否則，根據待測區域縱坐標均值的大小，以二分法對區域進行分類，將各類間縱坐標之差小于700的聚為一類，找出長度最大的一類即可保證縱向區域最長，從而確定該區域的分布；

六、輸出檢測到的黑色滲水區域：經以上操作去除各類無效區域，得到黑色滲水區域，將其標記并輸出得到im_out；

第二步：反光滲水區域檢測，包括下列步驟：

一、對imm做基于均值的顯著性區域檢測，尋找亮度大的區域im_salient：先將imm轉化為double型得到待測區域k，然后對k求取均值得到lm，最后對區域lm 中每個像素位置由公式(3)及公式(4)作進一步處理，再經小面積區域去除操作得到顯著性區域im_salient；

sm(x，y)＝[l(x，y)-lm]² (3)

式中x＝1,2,3,...,3000；y＝1,2,3,...,3000

sm(x，y)為對應像素點的方差

smini(x，y)為每個像素點的方差與該區域方差最大值的商

二、對imm根據區域梯度進行閾值分割得bw：對imm中每個像素點imm(x,y)用公式(5)求取梯度，并根據梯度值對圖像進行閾值分割，保留梯度大于20的區域，再經膨脹操作和空洞填補處理得到二值圖像bw；

其中x＝1,2,3,...,3000；y＝1,2,3,...,3000，w_x和h_y為分別為像素點imm(x,y)的橫向邊緣值和縱向邊緣值；

三、保留顯著性區域im_salient和梯度較大區域bw的重合區域im_coin：定義這些重合區域為反光滲水區域；

四、去除im_coin中包含顯著性像素較少的區域得im_coin1：在保留下來的包含顯著性區域的梯度較大區域中，如果顯著性區域所占面積小于該區域總面積的1/64，則該區域不是反光滲水區域，將其去除；

五、輸出檢測到的反光滲水區域：經以上操作去除各類無效區域，得到反光滲水區域，將其標記并輸出D_output。