[发明专利]隧道渗水检测的图像处理方法

摘要

一种隧道渗水检测的图像处理方法，属于图像处理技术领域。其特征是包括下列步骤：对黑色渗水区域检测时，首先对原图像进行高斯滤波；对所得到结果中的规则线条所在的区域进行去除；再对其进行基于均值的黑色区域检测和基于亮度值和对比度的特征测量，并去除无效区域；最后，对整幅图像进行横向和纵向测量得到标记黑色渗水区域的隧道图像。对反光渗水区域检测时，首先对高斯滤波后的图像进行显著性区域检测；再根据梯度值进行阈值分割，求取显著性区域和梯度较大区域的重合部分；最后从重合区域中去除包含显著性像素较少的区域得到标记反光渗水区域的隧道图像。本方案与红外热成像法和激光描法相比，不仅有高准确率，还缩减了检测所需的成本。

主权项

1.一种隧道渗水检测的图像处理方法，可以有效地利用图像处理方法检测并标记隧道图像中的黑色渗水区域和反光渗水区域，其特征在于实施步骤如下：第一步：黑色渗水区域检测，包括下列步骤：一、高斯滤波：读入一幅图像D，其分辨率为p×q，将D分割成3000×3000的小图像im后经高斯滤波得到imm；二、检测并去除imm中规则线条所在的区域得valid：对图像imm检测并去除规则的近似直线物体所在的区域imline_vh和管状物体所在的区域imline_pipe得到区域valid：所述规则的近似直线物体所在的区域imline_vh须同时满足以下几个特征：1)、该区域的长轴长度与短轴长度的比值axis须大于20，以确保该区域近似为直线；2)、若该区域长轴与x轴交角大于85度或小于‑85度，则判为垂直直线；3)、若该区域长轴与x轴交角大于‑5度且小于5度，则判为平行直线；所述管状物体所在的区域imline_pipe须同时满足以下几个特征：(1)、该区域长轴长度与短轴长度的比值axis须大于90，以确保该区域近似为直线；(2)、两线条长度的比值ratio须满足0.8＜ratio＜1.2，以确保两线条长度近似相等；(3)、在两条认为长度相等的线条上，由两个不同的位置求出这两线条的距离，将所得的两个距离做乘积得dis，且dis小于待测图像尺寸最小值的1/5；三、对valid做基于均值的黑色区域检测得valid3：首先根据均值和方差去除valid中的噪声区域得valid1：①根据区域像素均值对图像进行阈值分割：去除区域中大于阈值的部分，阈值k由公式(1)确定，式(1)中mean2(valid)指的是对区域像素取均值；②、根据当前行的方差，进一步去除噪声区域：如果当前行像素值的方差大于4，则去除当前行；其次，在valid1中去除线卡所在区域得valid2：因为线卡通常内部发亮，周围发暗，因此，如果在检测到的黑色区域里面出现空洞，即这个较小的发亮区域，则认为该区域是线卡区域，而不是渗水区域，将其去除；最后，去除valid2中具有左右对称性质的区域和部分较亮区域得valid3：定义待测区域中亮度大于该区域亮度均值+20的部分是较亮区域，那么当较亮区域面积大于当前区域面积的1/4，则认为该区域不是黑色渗水区域并将其去除；四、基于对亮度值和对比度的测量，去除valid3中亮度过大以及亮度均值与周围环境差别较小的区域得valid4：①根据图像像素均值对图像进行阈值分割：定义大于阈值的区域亮度过大，不是黑色渗水区域，将其去除，阈值k由公式(2)确定，式中mean2(valid4)指的是对图像取均值；②、测量待测区域与周边像素的对比度，因为黑色较暗渗水区域往往和周围环境有较大的亮度差，所以认为与周围环境亮度差小于3.5的区域不是黑色渗水区域，将其去除；五、对整幅大图进行横向测量与纵向测量得到im_label：在所测量的区域中取横向和纵向测量值的最大值：先进行横向测量：在所测量的区域中，根据区域的横坐标测量出区域中不同位置的宽度值，以宽度值的最大值表示该区域的宽度；再进行纵向测量：若区域坐标重心位置的最大值与最小值之差小于700，则不进行纵向测量；否则，根据待测区域纵坐标均值的大小，以二分法对区域进行分类，将各类间纵坐标之差小于700的聚为一类，找出长度最大的一类即可保证纵向区域最长，从而确定该区域的分布；六、输出检测到的黑色渗水区域：经以上操作去除各类无效区域，得到黑色渗水区域，将其标记并输出得到im_out；第二步：反光渗水区域检测，包括下列步骤：一、对imm做基于均值的显著性区域检测，寻找亮度大的区域im_salient：先将imm转化为double型得到待测区域k，然后对k求取均值得到lm，最后对区域lm 中每个像素位置由公式(3)及公式(4)作进一步处理，再经小面积区域去除操作得到显著性区域im_salient；sm(x，y)＝[l(x，y)‑lm]²   (3)式中x＝1,2,3,...,3000；y＝1,2,3,...,3000sm(x，y)为对应像素点的方差smini(x，y)为每个像素点的方差与该区域方差最大值的商二、对imm根据区域梯度进行阈值分割得bw：对imm中每个像素点imm(x,y)用公式(5)求取梯度，并根据梯度值对图像进行阈值分割，保留梯度大于20的区域，再经膨胀操作和空洞填补处理得到二值图像bw；其中x＝1,2,3,...,3000；y＝1,2,3,...,3000，w_x和h_y为分别为像素点imm(x,y)的横向边缘值和纵向边缘值；三、保留显著性区域im_salient和梯度较大区域bw的重合区域im_coin：定义这些重合区域为反光渗水区域；四、去除im_coin中包含显著性像素较少的区域得im_coin1：在保留下来的包含显著性区域的梯度较大区域中，如果显著性区域所占面积小于该区域总面积的1/64，则该区域不是反光渗水区域，将其去除；五、输出检测到的反光渗水区域：经以上操作去除各类无效区域，得到反光渗水区域，将其标记并输出D_output。