[發明專利]基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法

有效

• 申請號: 201710983809.4
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN108007355B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 李云松;郭展擴;杜建超;胡銀林
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)計算機對讀取的圖像進行預處理：

(1a)計算機讀取圖像采集卡從數字攝相機采集的待檢測的混凝土裂縫圖像，

(1b)使用灰度轉化公式，將待檢測的混凝土裂縫圖像作灰度化處理，得到灰度圖像；

(1c)使用高斯內核卷積處理公式，將灰度圖像中的像素點，按從左至右、從上到下的順序依次與高斯內核卷積，得到平滑圖像；

(2)計算平滑圖像的梯度值：

(2a)計算平滑圖像中每一個像素點與其右邊相鄰及下邊相鄰的像素點的橫向差值和縱向差值；

(2b)使用梯度公式，根據橫向差值和縱向差值，計算每一個像素點的梯度值，將所有梯度值組成梯度圖像；

(2c)使用梯度角度公式，根據橫向差值和縱向差值，計算每一個像素點的梯度方向角度值，將所有梯度方向角度值組成梯度方向圖像；

(3)標記平滑圖像局部極大值像素點：

(3a)按照四象限劃分法，將平面直角坐標系劃分為四個象限，給梯度方向圖像中每個像素點賦予一個象限序號，給梯度圖像中像素點賦予與梯度方向圖像中像素點相同的象限序號；

(3b)按照最大值標記法，對梯度圖像中的每一個像素點進行標記；

(4)標記平滑圖像中裂縫種子點：

(4a)按照八象限劃分法，將平面直角坐標系劃分為八個象限，給梯度方向圖像中每個像素點賦予一個象限序號，給梯度圖像中像素點賦予與梯度方向圖像中像素點相同的象限序號；

(4b)按照對稱像素點標記法，對梯度圖像中的每一個像素點進行標記；

(5)連接裂縫種子點：

(5a)將梯度圖像中的值不為0的像素點作為種子點，按照從左向右，從上到下的順序依次對每個種子點進行編號；

(5b)建立一個點集合、一個長度集合、一個邊集合；

(5c)將1號種子點放入點集合中；

(5d)將點集合中的所有種子點作為計算變換距離的初始種子點，使用距離變換公式，計算初始種子點與其所有相鄰種子點的變換距離；

(5e)將與初始種子點變換距離最小的相鄰種子點放入點集合中；

(5f)將最小變換距離放入長度集合中；

(5g)將初始種子點與變換距離最小的種子點連成的直線放入邊集合中；

(5h)判斷是否所有的種子點都放入到點集合中，若是，則執行步驟(6)，否則,執行步驟(5d)；

(6)裁剪部分種子點的連線：

(6a)從長度集合中選取所有長度大于30個像素點的長度元素，將所選取的長度元素的值置為平滑圖像的寬度值；

(6b)從邊集合中去除所有長度值與所選取的長度元素值相等的邊元素；

(7)獲取裂縫參數信息：

(7a)從邊集合中選取所有長度值與平滑圖像的寬度值不相等的邊元素，將梯度圖像中所選取的邊元素的兩個端點的像素點值置為1后形成多個連通域；

(7b)找出每個連通域的任意兩個端點之間的最長路徑，將連通域中不在最長路徑上的像素點的值置為0；

(7c)將梯度圖像中連通域的數量作為混凝土裂縫圖像中裂縫的數量，連通域的位置作為混凝土裂縫圖像中裂縫的位置；

(7d)將梯度圖像中連通域包含的像素點總數作為混凝土裂縫圖像中裂縫的長度。

2.根據權利要求1中所述的基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法，其特征在于，步驟(1b)中所述的灰度轉化公式如下：

gray(x,y)＝0.30R(x,y)+0.59G(x,y)+0.11B(x,y)

其中,gray(x,y)表示坐標為(x,y)的像素點的灰度值，R(x,y)表示坐標為(x,y)的像素點的紅色分量值，G(x,y)表示坐標為(x,y)的像素點的綠色分量值，B(x,y)表示坐標為(x,y)的像素點的藍色分量值。

3.根據權利要求1中所述的基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法，其特征在于，步驟(1c)中所述的高斯內核卷積處理公式如下：

其中，P₂(i,j)表示平滑圖像中第i行，第j列的像素點的值，P₁(w,t)表示灰度圖像中第w行，第t列的像素點的值，i，j分別與w，t對應相等，*表示卷積操作，[·]表示高斯核矩陣。