[发明专利]一种基于动态阈值的桥梁裂缝检测方法

说明书

本发明提供了一种基于动态阈值的桥梁裂缝检测方法，该方法主要包括：首先，对原始数据进行灰度变换、图像增强和滤波等方面的预处理；其次，对预处理后的图像进行二值化和图像分割，得到只含有裂缝区域和大块面积的连通域，并将符合阈值的连通域视为裂缝区域；然后，对裂缝区域进行骨架细化处理，通过像素点的数量计算裂缝的长度、面积信息；最后，对裂缝区域进行矩形有限元分割，计算裂缝的平均宽度。该方法识别精度高，具有良好的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及的桥梁监测技术领域，特别是涉及一种基于动态阈值的桥梁裂缝检测方法。

背景技术

裂缝特征图像识别是指直接通过图像采集设备得到的裂缝图像，图像中包含许多干扰裂缝识别的其他无关噪声，为了保证桥梁裂缝信息提取的可靠性与精确性，因此需要将裂缝从复杂的背景中抽取出来。

目前，常见的裂缝图像抽取的方法，主要是先将裂缝的原始图像经过滤波去噪等一系列的预处理去除部分噪声，再进行图像分割使之变成二值图，通过设置固定阈值，将面积小于裂缝的连通域去除，从而抽取裂缝区域。但是，设置的固定阈值只针对特定的裂缝图像，由于桥梁裂缝的差异性，固定阈值并不能适应所有的裂缝图像，其泛化能力较差。

目前，常见的裂缝长度识别方法，主要是先将裂缝区域提取出来，再获取裂缝区域的最小外接矩形，用矩形的对角线长度近似为裂缝的长度。但是，当裂缝曲率较大的时候，裂缝在最小外接矩形中所占比例较小，矩形对角线的长度与裂缝的实际长度相差较大，降低了识别的精确度。

发明内容

本发明所提供一种基于动态阈值的桥梁裂缝检测方法，以实现获取桥梁监测所需要的裂缝面积、裂缝长度以及裂缝宽度的关键信息为目的，识别精度高，适应性好。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于动态阈值的桥梁裂缝检测方法，该方法包括：

步骤1、数据采集，通过图像采集系统获取原始桥梁裂缝图像；

步骤2、图像预处理，对原始桥梁裂缝图像进行灰度变换，得到裂缝灰度图像，对得到的裂缝灰度图像进行高斯滤波去除噪声，再对去噪后的裂缝图像采用线性变换、直方图均衡化和Gamma变换三种方法进行图像增强处理；

步骤3、桥梁裂缝检测，对步骤二得到的结果进行图像分割和二值化处理，获取裂缝二值图像所有连通域面积信息，设置动态阈值，将符合长宽比和面积阈值的连通域视为裂缝区域，并对该区域进行提取；

步骤4、桥梁裂缝信息计算，通过统计裂缝区域的像素点的数量以及标定系数计算裂缝的实际面积和裂缝率，对裂缝进行骨架化，得到处理后的裂缝骨架，获取裂缝的长度信息，再将裂缝区域用矩形作有限元分割，得到裂缝实际平均宽度。

进一步地，所述的图像采集系统包括桥梁检测车车体、工作桁架、图像采集设备活动导轨、图像采集设备支架以及图像采集设备。

作为本发明所述的一种基于动态阈值的桥梁裂缝检测方法进一步优化方案，步骤2具体如下：

步骤2.1，首先，根据公式（1）将具有RGB三个通道的原始桥梁裂缝图像转换成只具有单通道的裂缝灰度图像；其次，将裂缝灰度图像的灰度值限制在[0-255]范围内，

（1）

其中，为每个像素点的灰度值；为该像素在蓝色通道的像素值；为该像素在绿色通道的像素值；为该像素在红色通道的像素值；，，分别为蓝，绿，红三原色的变换系数；

步骤2.2、选取3×3的高斯卷积核，使之与裂缝灰度图像矩阵作卷积运算以达到滤波去噪的作用，得到去噪后的裂缝图像；

步骤2.3、通过线性变换、直方图均衡化和Gamma变换，增强裂缝图像的亮度与灰度的对比度，使暗像素区域更暗、亮像素区域更亮，从而获得预处理后的裂缝图像。