[發明專利]隧道襯砌裂紋自動識別技術及檢測方法

在審

• 申請號: 201910933457.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110765887A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 鄭健;方火根;朱挺;朱有桃;唐繼烈
• 申請（專利權）人: 中國鐵路總公司;中國鐵路上海局集團有限公司科學技術研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/38;G06K9/46;G06K9/40;G06T5/00
• 代理公司: 31214 上海申蒙商標專利代理有限公司
• 代理人: 徐小蓉

本發明涉及襯砌隧道技術領域，尤其涉及一種隧道襯砌裂紋自動識別技術及檢測方法。該方法首先將采集到的隧道表面圖像進行灰度化,然后對灰度圖像進行灰度轉換、濾波處理及形態學處理；再通過灰度校正及裂紋顯著性處理；最后使用sobel變換進行裂縫圖像邊緣的檢測，并進行裂紋寬度的計算。本發明的優點是：有效去除光照不均、污點等噪聲干擾，實現裂紋圖像增強與干擾抑制。

技術領域

本發明涉及襯砌隧道技術領域，尤其涉及一種隧道襯砌裂紋自動識別技術及檢測方法。

背景技術

自然條件下采集的隧道表面圖像中含有多種噪聲干擾，給后期的識別和檢測結果的精準帶來很大的困惑。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足，提供了一種隧道襯砌裂紋自動識別技術及檢測方法，該方法首先將采集到的隧道表面圖像進行灰度化, 然后對灰度圖像進行灰度轉換、濾波處理及形態學處理，有效去除光照不均、污點等噪聲干擾。

本發明目的實現由以下技術方案完成：

一種隧道襯砌裂紋自動識別技術及檢測方法，其特征在于，該方法首先將采集到的隧道表面圖像進行灰度化, 然后對灰度圖像進行灰度轉換、濾波處理及形態學處理；再通過灰度校正及裂紋顯著性處理；最后使用sobel變換進行裂縫圖像邊緣的檢測，并進行裂紋寬度的計算。

所述灰度轉換是根據隧道表面圖像中裂縫像素的灰度值低于背景像素灰度值的特征，采用低帽變換對灰度圖像進行處理，結合裂縫呈線性的特征使用自定義的３×３矩形結構元素，對圖像先進行閉操作，然后與原圖像作差，來去除不均勻光照的干擾。

本發明的優點是：有效去除光照不均、污點等噪聲干擾，實現裂紋圖像增強與干擾抑制。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

本實施例涉及的一種隧道襯砌裂紋自動識別技術及檢測方法的檢測流程包括下列步驟：

本實施例進行隧道表面裂紋的檢測，首先將采集到的隧道表面圖像進行灰度化, 然后對灰度圖像進行灰度轉換、濾波處理及形態學處理, 主要目的是去除光照不均、污點等噪聲干擾；再通過灰度校正及裂紋顯著性處理實現裂紋圖像增強與干擾抑制；最后使用sobel變換進行裂縫圖像邊緣的檢測，并進行裂紋寬度的計算。

1.圖像預處理

（1）圖像灰度轉換

裂縫圖像灰度轉換可提高圖像的質量，增強圖像的灰度級。常用的灰度轉換方法有線性轉換和直方圖轉換，本實施例采用下式進行線性轉換。

式中g(x)為轉換后的灰度像素值；Tmin和Tmax分別為圖像中最小和最大灰度值。

實驗發現，線性轉換較好地保留了隧道表面裂縫的細節，進一步拉開了裂縫與背景的灰度值差，有利于后續圖像處理和裂縫識別。而直方圖轉換使整個圖像灰度分布更加均勻化，但加深了圖像裂縫區域的灰度值和裂縫寬度，可能會導致計算出的裂縫寬度值與實際值的誤差較大。因而，線性灰度轉換能更好地處理隧道表面裂縫圖像。

（2）圖像濾波去噪

圖像濾波一方面要有效濾除裂縫圖像中的噪聲，另一方面要有效保護裂縫信息，盡量減少濾波過程中對裂縫邊緣的模糊，以便于后續的裂縫邊緣檢測。

常用的圖像濾波算法有平滑濾波、中值濾波和均值濾波。本實施例通過大量裂縫圖像濾波實驗，對平滑濾波進行了改進，研究了中值與均值結合的濾波方法。