[发明专利]基于椭球立体表征的裂缝三维检测方法

说明书

基于椭球立体表征的裂缝三维检测方法。本发明公开了基于视频流的路面裂缝动态检测方法，包括以下步骤：步骤1，读取路面三维图像数据矩阵；步骤2，对路面三维图像数据矩阵进行预处理，得到预处理后三维图像数据；步骤3，对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理，得到去噪后的三维图像数据矩阵；步骤4：提取去噪后的三维图像数据矩阵的每行数据，提取出完整的路面裂缝；步骤5，将路面裂缝划分为多个裂缝区域，求取每个附加深度的椭圆模型的表征参数；步骤6，根据表征参数对所有附加深度的椭圆模型进行聚类，得到聚类后的裂缝；步骤7，计算聚类后的裂缝的裂缝特征值，将裂缝分为网状裂缝和线性裂缝。本发明降低了计算量，复杂度，对细节信息丢失、虚假深度裂缝等原因造成的裂缝段，能够准确还原为完整裂缝。

技术领域

本发明属于道路工程领域，涉及一种图像处理技术，具体提出了基于椭球立体表征的裂缝三维检测方法。

背景技术

随着我国公路事业的迅猛发展，特别是高速公路里程的不断增长，公路在国民日常生活中发挥的作用越来越大，公路事业的发展极大地促进了我国经济的发展。由于公路及相关设施大都裸露于自然界，除受到交通荷载等各种力系的作用外，还直接或者间接地遭受光照、雨、雪、风、温度变化等各种自然因素的作用，由此会产生各种路面病害。路面裂缝类病害是路面各类病害中最常见、最早期发生并且最容易发生的病害之一，在恰当的时间对裂缝病害进行处理，不仅可以大大节约路面养护的成本，而且可以最大化地延长道路的使用周期。

传统的裂缝检测主要依靠人工目视检测，这种检测方法不仅具有极高的危险性，而且检测结果有很强的主观性，同时成本高昂、耗时耗力。因此，研究高效且准确的路面自动化裂缝检测技术十分必要，对路面破损状况评估、道路养护有着很大的现实意义和重要价值。

路面是一个三维实体，由于受到目前检测技术的限制，用于裂缝病害的检测技术大多是二维检测技术。二维检测技术依赖于路面图像的色彩或强度信息来识别路面裂缝病害，容易受到轮胎印迹、光照、油污、阴影、水渍等的影响。随着近年来公路事业的迅速发展，公路路面的评价体系也在不断完善，智能交通系统与路面管理系统对路面裂缝检测技术的要求也在不断提高，传统的二维检测技术由于存在的一些缺陷无法满足这些要求。三维检测系统中的成像系统可以利用高度信息对高度信息存在明显差别的路面裂缝进行全面的评价，克服了二维检测系统的缺陷，因而受到广泛的应用。

目前现有的路面裂缝三维检测技术大都采用基于光学三维信息的获取方法来获取裂缝的深度信息。这种方法有一定的局限性，其局限性主要表现：在采集裂缝深度信息的过程中，存在相当一部分的虚假深度裂缝信息(所谓虚假深度裂缝是指实际路面裂缝中广泛存在的部分裂缝段被尘土等异物填充后的裂缝)，即采集到的路面裂缝深度信息中存在虚假深度现象。

发明内容

针对上述问题，本发明针对三维裂缝检测中虚假深度裂缝进行研究，根据三维路面裂缝的检测要求，针对虚假深度裂缝的数据特点，结合数字图像处理技术，提出了一种基于椭球立体表征的裂缝三维检测方法。

本发明所采用的技术方案是，

基于椭球立体表征的裂缝三维检测方法，包括：

步骤1，读取路面三维图像数据矩阵；

步骤2，对路面三维图像数据矩阵进行预处理，得到预处理后三维图像数据；

步骤3，对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理，得到去噪后的三维图像数据矩阵；

步骤4：提取去噪后的三维图像数据矩阵的每行数据，分别进行smooth平滑处理和曲线拟合处理，得到平滑曲线和拟合曲线；根据得到的平滑曲线和拟合曲线提取基准线，即为路面的横断面轮廓线，将每一行的数据处理后，最终提取出完整的路面裂缝；