[發明專利]一種基于圖像技術的橋梁表面裂縫寬度計算方法

有效

• 申請號: 202111386136.7
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114111602B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 熊邵輝;陳斌;陳亨馳;王鵬;朱俊良;陳偉
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: G01B11/04
• 分類號: G01B11/04
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 朱浩

本發明涉及一種基于圖像技術的橋梁表面裂縫寬度計算方法，包括：采集橋梁表面的圖像信息；通過前處理得到裂縫上邊緣、骨架和下邊緣三條單像素寬度曲線以及像素點的三維坐標；采用三點插值法擬合裂縫骨架曲線函數，求出中間點的法線方程；分別在裂縫上邊緣、下邊緣曲線與法線交點兩側特定范圍內求直線方程代替該處邊緣曲線；并分別求解出該處裂縫上邊緣、下邊緣直線方程與法線方程的交點坐標；計算兩個交點之間的距離作為骨架曲線上該像素點處法線方向的裂縫寬度。本發明計算法線方向裂縫寬度，最能真實反映裂縫的實際寬度，采用局部搜索求極值的方法用直線代替邊緣曲線提高了計算精度和效率，為橋梁表面裂縫檢測定量評價提供了有效保障。

技術領域

本發明屬于橋梁裂縫檢測技術領域，涉及一種基于圖像技術的橋梁表面裂縫寬度計算方法。

背景技術

在橋梁檢測領域，裂縫是評定橋梁技術狀況時最為常見的病害。目前裂縫檢測絕大部分采用人工檢測，即用人工記錄裂縫的位置及走向、測量裂縫的寬度和長度，費工費時檢測效率低下。

隨著無人機等檢測機器人平臺和圖像處理技術的發展，逐漸開始嘗試采用檢測機器人平臺拍攝裂縫照片，再用圖像處理技術來分析獲取裂縫的相關信息。目前較為常見的裂縫寬度計算方法有腐蝕迭代法、記像素格數算法和平均寬度算法等，此外還有通過人工智能算法進行超分辨率重建，使得裂縫在每處寬度方向均有較多像素點散布。這些方法本質上都屬于“數格子”算法。由于照片像素的棋盤式分布，在計量方法上并不能等價于直角坐標系下的統計法則，因此對裂縫寬度的計量并不準確，更不能真實反映法線方向裂縫寬度實際情況。同時人工智能超分辨率重建算法的引入增加了圖像處理的技術難度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供了一種計算精度更高的基于圖像技術的橋梁表面裂縫寬度計算方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于圖像技術的橋梁表面裂縫寬度計算方法，包括以下步驟：

步驟S1、采集橋梁表面的圖像信息；

步驟S2、對采集的圖像信息中含有裂縫的圖像進行前處理得到裂縫上邊緣、骨架和下邊緣三條單像素寬度曲線以及曲線上每個像素點的三維坐標；

步驟S3、采用三點插值法擬合裂縫骨架曲線函數，求出中間點的法線方程；

步驟S4、分別在裂縫上邊緣曲線和裂縫下邊緣曲線與法線交點兩側的特定范圍內求直線方程代替該處邊緣曲線；分別求解出該處裂縫上邊緣和裂縫下邊緣直線方程與法線方程的交點坐標；

步驟S5、計算兩個交點之間的距離作為骨架曲線在該像素點處法線方向的裂縫寬度；

步驟S6、重復步驟S3～步驟S5，逐個計算出裂縫骨架曲線上第二個像素點至倒數第二個像素點之間各像素點對應的法線方向裂縫寬度。

進一步的，在所述步驟S2中，所述前處理包括以下子步驟：

尺寸標定，計算每個像素點的單邊尺寸和平面坐標；

裂縫關鍵信息提取，得到裂縫上邊緣、骨架和下邊緣三條單像素寬度曲線；

按走向排序，分別按走向計算裂縫上邊緣、骨架和下邊緣三條單像素寬度曲線上每個像素點的排列序號；所述三維坐標包括平面坐標和排列序號。

進一步的，在所述步驟S3中，任取裂縫骨架曲線上三個連續像素點，根據三個像素點的平面坐標，通過三點插值法擬合得到裂縫骨架曲線函數，并求出中間像素點處的法線方程。