[发明专利]一种自动识别物体表面裂缝走向及宽度的方法

权利要求书

1.一种自动识别物体表面裂缝走向及宽度的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，对图像进行灰度化、二值化和滤波处理，然后进行Canny边缘检测，得到裂缝边缘像素点的图像；所述的图像二值化处理采用一种基于直方图的图像全局二值化方法，包括以下步骤：

(1.1)根据图像灰度化处理后得到的灰度值计算直方图；

(1.2)如果所述直方图是一个双峰直方图，取两个峰之间的谷底值作为阈值；如果所述直方图不是一个双峰直方图，则对直方图数据进行平滑处理；所述对直方图数据进行平滑处理的方法是：对直方图X轴上除第一点和最后一点外的每个点和其左右两点构成的3个点的直方图的值求平均值作为该点平滑后的直方图的值；第一点和第二点的直方图的值求平均值作为第一点平滑后的直方图的值；倒数第二点和最后一点的直方图的值求平均值作为最后一点平滑后的直方图的值；

(1.3)重复步骤(1.2)，直到所述直方图变成一个双峰直方图；如果重复了N次后仍未获得一个双峰直方图，取直方图上所有灰度值的加权平均值作为阈值；N的值由实验确定；

步骤2，提取裂缝边缘的两条曲线，并确定裂缝的走向；

步骤3，对步骤2得到的裂缝边缘的两条曲线进行滤波处理，并计算裂缝宽度；对每条曲线滤波的方法如下：

(3.1)连接曲线的首末两像素点得到一直线，求出其余各像素点到该直线的距离；

(3.2)如果步骤(3.1)中求得的距离的最大值小于或等于限差，则删除所述直线上的首末两像素点之间的所有像素点；若所述距离的最大值大于限差，则保留所述最大距离对应的像素点，并以此像素点为界把曲线分为两部分，对这两部分曲线重复步骤(3.1)、(3.2)，直至不再出现所述距离的最大值小于或等于限差的像素点；所述限差的值由实验确定；

滤波处理后所述曲线分裂成多条线段，分别求出第1条曲线上的每条线段与第2条曲线上的每条线段之间的法向距离，所述法向距离的最大值即为裂缝宽度。

2.根据权利要求1所述的自动识别物体表面裂缝走向及宽度的方法，其特征在于，经步骤1处理后的像素点的灰度值只有0和255两种，灰度值为0的像素点属于裂缝边缘点，灰度值为255的属于非裂缝边缘点。

3.根据权利要求1所述的自动识别物体表面裂缝走向及宽度的方法，其特征在于，步骤2所述提取裂缝边缘的两条曲线并确定裂缝走向的方法包括以下步骤：

(1)按纵坐标从小到大的顺序进行逐行扫描，直至扫描到在同一行上有2个灰度值为0的像素点为止；

(2)以步骤(1)中的2个像素点为两条曲线的起点，利用塔防游戏中的路径寻找算法，计算出裂缝边缘的2条曲线；

(3)判断步骤(2)得到的2条曲线上是否有重复的点，如果有重复的点，则2条曲线是同一条曲线，将扫描纵坐标值加1，重复步骤(1)、(2)、(3)，直到找到不同的2条曲线为止；如果失败，则执行步骤(4)；

(4)按横坐标从小到大的顺序逐列进行扫描，直至扫描到在同一列上有2个灰度值为0的像素点；

(5)以步骤(4)中的2个像素点为两条曲线的起点，利用塔防游戏中的路径寻找算法，计算出裂缝边缘的2条曲线；

(6)判断步骤(5)得到的2条曲线上是否有重复的点，如果有重复的点，则2条曲线是同一条曲线，将扫描横坐标值加1，重复步骤(4)、(5)、(6)，直到找到不同的2条曲线为止；

所述2条曲线的计算方法相同，计算一条曲线的方法如下：

首先将扫描出来的像素点添加到一个搜索队列中，然后进行迭代，每次从搜索队列中取出一个像素点，检查它周围8个相邻的像素点的灰度值，将灰度值为0的像素点加入到所述搜索队列中，直到搜索完队列中最后一个像素点；保存迭代过程中搜索出的灰度值为0的像素点，并记录当前像素点的上一个像素点以及当前像素点与起点之间的距离；

搜索完成后，找到与起点距离最大的像素点，即终点，通过递归算法计算出距离最大的像素点与起点之间的路径，从而得到裂缝的一条边缘曲线；

所述曲线从起点到终点的方向就是裂缝的走向。

4.根据权利要求3所述的自动识别物体表面裂缝走向及宽度的方法，其特征在于，所述当前像素点与起点之间的距离等于从起点到当前像素点的路径上包含的像素点的个数，计算方法是上一个像素点与起点之间的距离加1。