[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201710983809.4
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN108007355B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李云松;郭展擴;杜建超;胡銀林
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

一種基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法，其步驟為：(1)計算機讀取原始混凝土裂縫圖像并預(yù)處理得到平滑圖像(2)計算平滑圖像的梯度值(3)標(biāo)記平滑圖像極大值像素點(4)標(biāo)記平滑圖像中裂縫種子點(5)連接裂縫種子點(6)裁剪部分種子點的連線(7)獲取裂縫參數(shù)信息。本發(fā)明可以應(yīng)用于混凝土裂縫檢測領(lǐng)域，通過圖像處理技術(shù)實現(xiàn)高速連續(xù)地從混凝土裂縫圖像中獲取裂縫的數(shù)量、長度、寬度信息。由于本發(fā)明采用了像素梯度值對稱性分析法，并充分利用圖像距離變換減少裂縫連接的計算量，因此具有抗背景干擾能力強，檢測精度高、檢測速度快的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物理技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法。本發(fā)明可應(yīng)用于混凝土裂縫檢測領(lǐng)域，可以通過圖像處理技術(shù)實現(xiàn)快速地從混凝土裂縫圖像中獲取裂縫的長度、寬度、數(shù)量等數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)對混凝土的病害程度做出判定。

背景技術(shù)

混凝土裂縫的長度、寬度和數(shù)量等信息是衡量混凝土病害程度的重要指標(biāo)。常見的混凝土裂縫信息獲取方法中：游標(biāo)卡尺測量法是手工操作，效率低、精度較差，在混凝土橋梁場景中還可能對工人造成一定的危險；紅外分析法測量速度較快，精度較高，但是相應(yīng)的設(shè)備昂貴，使用條件高，操作復(fù)雜，維護困難，并且需要專業(yè)的技術(shù)人員操作，人力成本很高；圖像處理分析法是自動化測量，效率高，測量精度高，是目前混凝土裂縫檢測領(lǐng)域研究最多的技術(shù)，該方法通過CCD攝像機和圖像采集卡完成圖像數(shù)據(jù)采集，計算機對采集的混凝土裂縫圖像進行處理和計算得到裂縫的相關(guān)信息，從而高效率、低成本地對評定混凝土目標(biāo)的災(zāi)害等級。

目前國內(nèi)外提出了多種利用圖像處理技術(shù)檢測混凝土裂縫的方法，逐漸形成了完整、實用、科學(xué)的檢測體系、方法及標(biāo)準(zhǔn)，但是目前這些檢測方法還存在誤檢率高、算法復(fù)雜度高、計算速度慢等缺點，對實際應(yīng)用造成了困難。

南京理工大學(xué)在其申請的專利文獻“基于多種低層顯著特征的路面裂縫檢測方法”(專利申請?zhí)枺?01410141476.7，申請公開號：103903268 A)中提出了一種基于多種低層顯著特征的路面裂縫檢測方法。該方法首先采集路面灰度圖像，然后將圖像劃分為局部分塊，計算每個像素的稀少性概率，生成裂縫特征圖，通過貝葉斯理論的雙鄰域擴張?zhí)崛×芽p，再通過自適應(yīng)閾值分割進行區(qū)域增長增強進一步提取裂縫，最后計算裂縫的面積、位置等各項具體參數(shù)。該方法雖然能夠檢測出裂縫，但是該方法的不足之處在于，通過計算像素的稀少性概率生成裂縫特征圖無法排除與裂縫像素類似的背景像素的干擾，通過閾值分割多次提取裂縫導(dǎo)致計算量過大，耗費時間較長。整個算法的檢測基于多種低層顯著性特征，因此檢測的精度受裂縫圖像成像質(zhì)量的制約。

許薛軍在其發(fā)表的論文“基于數(shù)字圖形的混凝土裂縫檢測技術(shù)”(湖南大學(xué)學(xué)報，JHU(NS)，2013年07期)中提出了一種基于改進的平滑濾波和邊緣檢測的方法。該方法首先對混凝土裂縫進行灰度化處理，然后再進行平滑濾波，再提取圖像邊緣，獲取裂縫骨架，最后計算裂縫的面積、數(shù)量的參數(shù)。該方法雖然步驟簡單，計算復(fù)雜度較低，但是該方法仍然存在的不足之處是，平滑濾波對于消除噪聲的作用非常有限，在后續(xù)處理過程中，圖像里包含了大量的背景噪聲，對于邊緣檢測造成了很大的干擾，導(dǎo)致檢測的準(zhǔn)確率較低，進一步導(dǎo)致裂縫的長度、面積等信息誤差很大，對實際應(yīng)用造成很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于圖像距離變換的混凝土裂縫檢測方法。本發(fā)明既可以很好地保留混凝土裂縫的位置信息，又可以較好的去除背景噪聲的干擾，具有較高的檢測精度，同時由于本算法的復(fù)雜度較低，因而可以大幅減少混凝土裂縫檢測在圖像處理上耗費的時間。

實現(xiàn)本發(fā)明的基本思路是：計算機讀取混凝土裂縫圖像，采用高斯濾波和梯度計算相結(jié)合的方法對圖像進行處理得到二值化圖像，然后對圖像中的像素點計算局部極大值獲取種子點、再通過距離變換方法連接種子點、提取裂縫骨架，最后獲取裂縫的長度、寬度、數(shù)量信息，并輸出到計算機終端。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法包括如下步驟：