[發(fā)明專利]一種基于機器視覺的無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810465241.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108921813B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武建;楊坤;劉寧鐘
• 申請（專利權(quán)）人: 中設(shè)設(shè)計集團股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/62;G06T5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種基于機器視覺的無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫識別方法，該方法利用模糊核進行第一次模糊裂縫圖像復(fù)原，將模糊核和第一次復(fù)原圖像作為非盲圖像復(fù)原模型的輸入，不斷交替求最小值從而得到清晰裂縫圖像，采用沈俊算子進行邊緣檢測，在此基礎(chǔ)上進行裂縫線段連接，利用鏈碼跟蹤方法得到裂縫的長度、面積等信息，然后進行多步的條件篩選去除圖像噪聲點，最后對裂縫寬度進行定量化測量，提高裂縫識別準確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于機器視覺的無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫識別方法，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域及數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

橋梁結(jié)構(gòu)裂縫是橋梁質(zhì)量評價指標的重要組成部分，快速并精確定位分析這些裂縫有利于避免裂縫擴展給橋梁造成的安全隱患。無人機搭載機器視覺傳感器是一種方便、快捷檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的方法，該方法應(yīng)用的難點在如何對所拍攝圖像中的裂縫進快速、精確分析。

通常通過無人機搭載視覺傳感器拍攝到的橋梁結(jié)構(gòu)裂縫圖像情況較為復(fù)雜。首先，由于無人機掛載照相機進行拍攝時，無人機的運動會導(dǎo)致相機抖動從而造成模糊；其次，拍攝的裂縫圖像的噪聲主要來源于兩個方面：一是在圖像拍攝、傳輸和處理過程中，必然會存在噪聲影響，嚴重的噪聲會導(dǎo)致圖像細節(jié)模糊，從而影響裂縫信息的準確性；二是實際環(huán)境中橋梁結(jié)構(gòu)表面的狀況復(fù)雜，往往會存在許多顆粒狀紋路、路標、污漬、陰影等干擾，導(dǎo)致裂縫圖像的對比度減弱。

現(xiàn)有的無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的識別方法只是簡單地估計模糊參數(shù)對圖像進行復(fù)原，對裂縫細節(jié)會有部分損失，不利于后續(xù)的裂縫識別；在裂縫識別上，大多數(shù)方法都容易受路面樹葉、光影的干擾，無法準確識別裂縫，因此在對使用無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫識別時得到的結(jié)果不是非常理想。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于機器視覺的無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫識別方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于機器視覺的無人機檢測橋梁結(jié)構(gòu)裂縫識別方法，包括以下步驟，

利用頻譜圖估計模糊核；

利用模糊核進行第一次模糊裂縫圖像復(fù)原；

將模糊核和第一次復(fù)原圖像作為非盲圖像復(fù)原模型的輸入；

交替計算模糊核和復(fù)原圖像的最小值，直到收斂，得到最終的復(fù)原圖像，即清晰裂縫圖像；

提取清晰裂縫圖像中裂縫邊緣信息；

對裂縫線段進行連接；

采用鏈碼跟蹤得到裂縫封閉邊界，計算裂縫長度和面積；

基于預(yù)設(shè)的條件去除圖像噪聲點；

對裂縫寬度進行定量化測量。

對模糊裂縫圖像進行傅里葉變換，對變換結(jié)果取對數(shù)，得到對數(shù)頻譜圖，進行二值化處理后得到規(guī)則的明暗相間的條紋，根據(jù)頻譜圖中暗條紋估計模糊核。

根據(jù)暗條紋估計模糊核的過程為，

采用Canny算子檢測頻譜圖中暗條紋的邊界得到頻譜圖的梯度圖，邊界傾斜的角度與模糊方向垂直；

對得到的梯度圖使用Hough變換，得到每個邊界的角度值，用所有邊界角度的均值計算模糊角度；

用模糊角度對梯度圖進行旋轉(zhuǎn)，所有暗條紋變?yōu)榇怪狈较颍嬎阆噜彴禇l紋間距得出模糊長度。

非盲圖像復(fù)原模型公式為，

其中，y為模糊裂縫圖像，k為模糊核，x為復(fù)原圖像，α,β為正則化參數(shù)，為復(fù)原圖像的平滑梯度，為模糊核的平滑梯度。