[發明專利]一種基于圖像自動搜索的襯砌裂縫識別方法

有效

• 申請號: 201811562779.0
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109697717B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 劉學增;陳瑩瑩;劉新根
• 申請（專利權）人: 上海同巖土木工程科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/238;G06T7/73;G06T3/40;G06T7/194
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 張勁風

本發明為一種基于圖像自動搜索的襯砌裂縫識別方法，主要解決現有識別方法受裂縫較細、背景干擾多、裂縫連續性差等因素影響的技術問題，本發明識別方法包括以下步驟：S1、選取含有裂縫的圖像，對圖像進行預處理；S2、選擇裂縫的起點和終點，并計算兩點之間的角度；S3、以起點為中心坐標，選擇小區域圖像，并進行不同尺度縮放；S4、計算不同尺度下圖像的CTA值，利用尺度間關聯，獲取原始小圖中裂縫區域；S5、對裂縫區域進行骨架提取，并獲取下一次圖像搜索中心位置，朝裂縫終點位置搜索；S6、多次搜索的裂縫骨架進行連接，獲取完整的裂縫坐標信息。本發明能夠準確、快速地獲取裂縫位置信息。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像自動搜索的襯砌裂縫識別方法，特別是公開了基于圖像自動搜索的隧道襯砌裂縫識別方法，應用于隧道工程領域。

背景技術

隧道運營過程中，會出現性能退化，若能及時發現和科學處置，即可延緩病害發展、延長隧道使用壽命，提高經濟和社會效益。

裂縫是運營隧道中較為普遍的病害，而裂縫是影響隧道結構安全非常關鍵的病害。隨著近些年隧道運營里程的增加、隧道運營時間變長，養護工作日趨嚴重、刻不容緩。傳統的裂縫檢測方法工作效率低，不夠客觀，頻繁的封道檢查對交通干擾很大。借助圖像處理技術進對圖像進行處理和識別。

現存的多數方法，利用裂縫的局部特征分割圖像，裂縫通常被認為是較暗的像素或者是局部最大值，但是裂縫的連續性和方向性在圖像分割的過程中并沒有考慮進去。實際上，由于隧道裂縫的自然特征，許多非裂縫像素的灰度值與裂縫一致。基于灰度的分割方法將會包含較多噪聲，尤其是對于背景粗糙的圖像。基于邊緣檢測的方法，受裂縫較細、背景干擾多、裂縫連續性差等因素影響，效果亦不理想。基于主動輪廓的模型可以檢測到強裂縫邊緣，但對于弱邊緣裂縫的檢測效果較差。

因此，研究一種基于圖像自動搜索的襯砌裂縫識別方法是目前需要解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術缺陷而提供一種可適應不同尺寸圖像裂縫識別的方法，可確保裂縫識別的準確性和完整性。

本發明可以通過以下技術方案來實現：一種基于圖像自動搜索的襯砌裂縫識別方法，包括以下步驟：

S1、選取含有裂縫的圖像，對圖像進行預處理；

所述步驟S1的具體操作如下：

（1）選擇包含裂縫的圖像，記為I；計算其高度和寬度，分別記為H和W；

（2）計算圖像的粗糙度，記為C，計算方式如下：

（a）計算圖像中每個像素點(x,y)在尺寸為2^k*2^k的活動窗口中平均強度值，

(1)

式中k=0,1,…,5,代表不同尺寸活動窗口；I(i,j)是圖像I位于(i,j)處像素的灰度值；A_x(x,y)表示像素(x,y)在k尺度活動窗口下的灰度平均值，其中x是像素點的行坐標，y是像素點的列坐標。

（b）對圖像每個像素，計算在水平方向上相鄰但互不重疊的窗口之間的平均強度差：

和垂直方向上相鄰但互不重疊的窗口之間的平均強度差：

(2)

其中對于每個像素，使得E值達到最大的k值用來設置最佳尺寸S_best(x,y)=2^k。

（c）粗糙度C通過計算整幅圖像中的S_best的平均值得到，公式如下：

(3)