[發(fā)明專利]一種圖像疊加和裂縫信息融合的橋梁裂縫檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010886335.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112053331B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜建超;于成龍;栗一鳴;李云松;肖嵩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/40;G06T5/50
• 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

本發(fā)明公開了一種圖像疊加和裂縫信息融合的橋梁裂縫檢測方法，其步驟為：采集橋梁圖像并進(jìn)行高斯平滑，利用Sobel算子計算圖像梯度，提取共生邊緣和種子點(diǎn)，連接種子點(diǎn)，刪除過長的種子點(diǎn)連線，獲取裂縫骨架圖，刪除過短的骨架，得到裂縫圖，獲得單張圖像裂縫信息，將圖像按拍攝順序進(jìn)行疊加，連接圖像疊加邊緣處的裂縫，獲取完整構(gòu)件上的裂縫寬度，長度和數(shù)目信息。本發(fā)明采用了圖像疊加方法獲取裂縫圖像，因此具有檢測精度高、檢測速度快的特點(diǎn)，可用于橋梁構(gòu)件上裂縫的位置、寬度、長度信息的獲取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物理技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域中的一種圖像疊加和裂縫信息融合的橋梁裂縫檢測方法。本發(fā)明可應(yīng)用于橋梁裂縫檢測領(lǐng)域，可以通過圖像處理技術(shù)準(zhǔn)確地從橋梁圖像中獲取裂縫的位置、寬度、長度等病害信息。

背景技術(shù)

裂縫信息是衡量橋梁混凝土病害程度的重要指標(biāo)，而圖像處理方法是目前獲取橋梁裂縫信息最常用的技術(shù)，但是受拍照范圍限制，且橋梁構(gòu)件的面積通常較大，故若要獲取一張橋梁裂縫全景圖像及裂縫信息，需要對圖像進(jìn)行拼接。常用的圖像拼接方法中，基于特征點(diǎn)的圖像拼接方法存在計算量大，耗時長的缺點(diǎn)，基于金字塔融合技術(shù)的圖像拼接方法存在耗費(fèi)時間長和對圖像進(jìn)行采樣導(dǎo)致裂縫信息丟失的缺點(diǎn)。

王玉凡在其發(fā)表的論文“基于Canny邊緣檢測和Harris角點(diǎn)檢測的圖像拼接方法”(《內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)》,2019,(17):90-91)中提出了一種運(yùn)用多種特征點(diǎn)進(jìn)行拼接的方法，該方法利用Canny邊緣檢測和Harris角點(diǎn)檢測相結(jié)合的方法進(jìn)行圖像拼接。但是，該方法仍然存在的不足之處在于，復(fù)雜程度隨著圖像拼接數(shù)目的增加而提升，拼接算法耗時長。

重慶金山醫(yī)療器械有限公司在其申請的專利文獻(xiàn)“一種圖像拼接融合方法及系統(tǒng)”(專利申請?zhí)枺?01811561783.5，申請公開號：109829856A)中提出了一種圖像檢測融合方法：該方法首先得到每一張圖像在多個不同尺度空間下的圖像，在所有尺度空間內(nèi)求取圖像的特征點(diǎn)，通過非極大值抑制方法求出最優(yōu)特征點(diǎn)，建立特征描述子，然后進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，獲取圖像配準(zhǔn)映射矩陣，然后對兩幅圖像重疊區(qū)域進(jìn)行融合，完成圖像拼接。但是，該方法仍然存在的不足之處在于，對原始圖像進(jìn)行采樣而導(dǎo)致裂縫信息丟失，檢測精度低。

綜上，目前這些圖像拼接方法還存在算法耗時長、對原始圖像進(jìn)行采樣而導(dǎo)致裂縫信息丟失的缺點(diǎn)，對實際應(yīng)用造成了困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種圖像疊加和裂縫信息融合的橋梁裂縫檢測方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的算法耗時長、對于待檢測橋梁圖像進(jìn)行采樣，使裂縫像素點(diǎn)數(shù)減少的問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的基本思路：算法耗時長的主要原因是需要計算特征點(diǎn)，計算特征點(diǎn)需要計算描述子，運(yùn)算量很大，而圖像疊加只需要計算圖像的和，運(yùn)算量很小，所以本發(fā)明中采用將標(biāo)注圖按相機(jī)的拍攝順序進(jìn)行疊加，最后連接圖像疊加邊緣處的裂縫的方法，不需要計算特征點(diǎn)，計算量小，算法耗時短；不對原圖像進(jìn)行采樣，不會導(dǎo)致裂縫信息丟失。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法包括如下步驟：

(1)獲得梯度圖像：

(1a)利用高斯卷積公式，對每張待檢測的橋梁裂縫圖像進(jìn)行平滑處理，得到該張待檢測的橋梁裂縫圖像平滑后的裂縫圖像；

(1b)利用Sobel算子，對每張平滑后的裂縫圖像進(jìn)行處理，得到該張平滑后的裂縫圖像中每個像素點(diǎn)的橫向梯度值和縱向梯度值；

(1c)利用梯度計算公式，計算每張平滑后的裂縫圖像中每個像素點(diǎn)的梯度值和梯度方向，得到該張平滑后的裂縫圖像的梯度圖像；

(2)獲得共生邊緣和種子點(diǎn)圖：

(2a)保持每張?zhí)荻葓D像中所有大于梯度值閾值L的像素點(diǎn)對應(yīng)的紅色通道的值不變，將小于梯度值閾值的像素點(diǎn)對應(yīng)的紅色通道的值賦為L-1，得到該張?zhí)荻葓D的準(zhǔn)確梯度圖；