[發(fā)明專利]一種基于圖像特征識別的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法

有效

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• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109767426B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉軍;盧中賀;程方圓
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T7/62;G06N3/04
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

1.一種基于圖像特征識別的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法，其特征在于，可以大幅度減少滲漏水檢測的錯識別率，所述方法包括：

步驟S1：通過隧道表面灰度圖像統(tǒng)計確定隧道中各特征物的識別規(guī)則，

步驟S2：基于確定的各特征物識別規(guī)則，識別待識別圖像中的特征物，并將識別得到的特征物的區(qū)域以灰度值255覆蓋以去除特征物，

步驟S3：對于去除了特征物的待識別圖像，進(jìn)行滲漏水識別，并確定滲漏水的位置和面積；

所述圖像為隧道內(nèi)表面展開圖像，隧道呈線狀分布；

所述步驟S1具體包括：步驟S11：將所有樣本圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，步驟S12：針對滲漏水和不同的特征物，根據(jù)其位置，基于樣本圖像，獲取并統(tǒng)計其特征信息，步驟S13：基于統(tǒng)計的各特征物的特征信息確定隧道中各特征物及滲漏水的識別規(guī)則；

滲漏水的特征信息包括灰度，面積最小值和松散程度，各特征物的特征信息如下：接縫：縱縫像素寬度最大值，縱縫像素長度最小值，環(huán)縫像素寬度最大值，環(huán)縫像素長度最小值；消防管：縱坐標(biāo)位置，像素寬度，灰度；電線：縱坐標(biāo)位置，灰度；注漿孔：像素長度，像素寬度，灰度，面積，橢圓度；螺栓孔：像素長度，像素寬度，灰度；電箱：像素長度，像素寬度，灰度；

所述步驟S2具體包括：步驟S21：分別利用灰度梯度圖像和灰度對線狀特征物和塊狀特征物進(jìn)行分割；步驟S22：按照八連通判斷，通過判斷將分割后的像素聚合為獨(dú)立的單元；步驟S23：針對每個單元，計算其特征信息；步驟S24：根據(jù)各單元的特征信息，基于確定的各特征物的識別規(guī)則識別特征物識別圖像中的特征物，其中：每識別完一種特征物，以灰度值255對該區(qū)域進(jìn)行灰度重置以去除特征物；

特征物逐一識別剔除的過程中，按照特征物的長寬比大小排序，先識別長寬比大的線狀特征物，再識別長寬比小的塊狀特征物；對于長寬比較小的塊狀特征物，按照特征物出現(xiàn)頻率高低進(jìn)行，先識別隧道中出現(xiàn)頻率高的特征物，再識別出現(xiàn)頻率低的特征物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像特征識別的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法，其特征在于，所述步驟S21中對于線狀特征物的分割過程中邊緣提取過程具體包括：

步驟S211：基于橫向和縱向運(yùn)算進(jìn)行卷積運(yùn)算；

G_x＝A*G G_y＝B*G

其中：G_x，G_y分別為經(jīng)橫向和縱向邊緣檢測后的圖像，G為原始圖像，A為橫向的sobel算子，B為縱向的sobel算子；

步驟S212：計算出灰度圖像的梯度大小和梯度方向：

其中：TG為灰度圖像的梯度大小，Θ為梯度方向；

步驟S213：對得到的灰度梯度圖像進(jìn)行閾值分割，可以得到細(xì)線狀物的邊緣，進(jìn)而得到線狀物區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像特征識別的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

步驟S31：對去除了特征物的灰度圖像根據(jù)滲漏水的灰度最大值和最小值，進(jìn)行分割；

步驟S32：將圖像分割后得到的所有符合要求的像素，按照連通性形成塊狀單元，并計算每個單元的特征信息；

步驟S33：根據(jù)每個單元的特征信息，基于滲漏水的識別規(guī)則進(jìn)行識別；

步驟S34：根據(jù)識別得到的滲漏水區(qū)域，對滲漏水區(qū)域進(jìn)行開運(yùn)算，去除區(qū)域的空洞和毛刺，再對區(qū)域進(jìn)行閉運(yùn)算填補(bǔ)滲漏水識別區(qū)域的孔洞；

步驟S35：運(yùn)用閉運(yùn)算連接遮擋完成形態(tài)學(xué)修復(fù)；

步驟S36：根據(jù)修正后每個滲漏水的像素面積，依照圖像的像素與實際距離的換算關(guān)系，獲得實際的滲漏水面積。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于圖像特征識別的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法，其特征在于，所述步驟S33具體包括：

步驟S331：剔除面積小于設(shè)定閾值的區(qū)域；

步驟S332：計算區(qū)域松散程度e.com：

其中，e.true_length為單元實際的輪廓長度，e.circle_length為單元所有像素組合為近圓形時其輪廓長度；

步驟S333：將灰度，面積和松散程度符合滲漏水識別規(guī)則的區(qū)域識別為滲漏水區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于圖像特征識別的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法，其特征在于，所述開運(yùn)算為先腐蝕后膨脹，所述閉運(yùn)算為先膨脹后腐蝕；

所述腐蝕運(yùn)算為：

所述膨脹運(yùn)算為：

其中：C為被處理圖像，D為結(jié)構(gòu)元素，x為圖像C的單元橫坐標(biāo)，y為圖像C的單元縱坐標(biāo)。