[发明专利]基于手机拍照的道路裂纹尺寸估计方法

说明书

本发明公开了一种基于手机拍照的道路裂纹尺寸估计方法，用于解决现有道路裂纹尺寸估计方法实用性差的技术问题。技术方案是首先利用智能手机对道路裂纹进行拍照，采集裂纹照片及拍照时的手机传感器数据。对采集到的裂纹照片进行包括中值滤波平滑、sobel算子锐化和灰度处理，然后使用OTSU算法进行图像分割，从路面背景中分割出裂纹，计算裂纹在照片中的面积，确定手机摄像头到裂纹的距离，计算出裂纹的实际物理尺寸。本发明不需要专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照，仅利用手机摄像头的凸透镜成像原理计算裂纹的实际物理尺寸，实用性好。且计算裂纹宽度的时候，均方根误差是5.2cm，计算裂纹长度的时候，均方根误差是17.1cm。

技术领域

本发明涉及一种道路裂纹尺寸估计方法，特别涉及一种基于手机拍照的道路裂纹尺寸估计方法。

背景技术

近年来，智能手机的发展为传统的市政服务提供了新的手段。在传统的城市道路裂纹检测方法中，需要专业的人员使用专业的设备进行检查，这样浪费大量的人力和物力。随着智能手机的发展，普通市民可以使用手机对裂纹进行拍照，但是由于用手机拍照的时候，拍照的方向和拍照的距离都是任意的，本发明中我们使用拍照时手机的传感器信息，如加速度计、磁力计、气压计等，和照片本身的信息，对道路裂纹的尺寸进行估计。

文献“基于图像处理的路面裂纹检测技术研究.武汉理工大学,2013”公开了一种路面裂纹尺寸的估计方法。此方法首先对裂缝进行细化，得到裂缝的骨架，对裂纹的骨架作像素标记，再通过扫描计数的方式便可得到裂缝的长度和宽度。但是由于此方法使用专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照的，摄像头到裂纹的距离和角度是确定的，所以裂纹的实际物理尺寸和裂纹在照片中的像的尺寸之间的比例关系是确定的。

综上所述，使用手机拍照判断裂纹尺寸的时候，由于摄像头离裂纹的角度和距离是不确定的，通过照片仅仅可以获取裂纹像的大小。

发明内容

为了克服现有道路裂纹尺寸估计方法实用性差的不足，本发明提供一种基于手机拍照的道路裂纹尺寸估计方法。该方法首先利用智能手机对道路裂纹进行拍照，采集裂纹照片及拍照时的手机传感器数据。对采集到的裂纹照片进行包括中值滤波平滑、sobel算子锐化和灰度处理，然后使用OTSU算法进行图像分割，从路面背景中分割出裂纹，计算裂纹在照片中的面积，确定手机摄像头到裂纹的距离，计算出裂纹的实际物理尺寸。本发明不需要专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照，仅利用手机摄像头的凸透镜成像原理计算裂纹的实际物理尺寸，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于手机拍照的道路裂纹尺寸估计方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、利用智能手机对道路裂纹进行拍照，采集裂纹照片及拍照时的手机传感器数据。手机气压传感器、加速度传感器和磁力传感器作为计算手机摄像头离裂纹距离的数据依据。将所有手机传感器数据整理成三元组<裂纹照片，传感器名称，传感器数值>。其中加速度传感器、磁力传感器的传感器数值格式是一个三维向量<x，y，z>，气压传感器是手机所在位置的气压值<baro>。

步骤二、对步骤一中采集到的裂纹照片进行包括中值滤波平滑、sobel算子锐化和灰度处理，然后使用OTSU算法进行图像分割，从路面背景中分割出裂纹。处理后的二值化矩阵记为G。

步骤三、对二值化矩阵G进行数学形态学先闭后开处理，处理后的矩阵记为M，然后对矩阵M进行膨胀腐蚀和细化操作，提取裂纹骨架，处理后的矩阵记为N。

步骤四、对于网状裂纹，扫描步骤三得到的矩阵M的每一行，找到裂纹的最大纵坐标点y₁和最小纵坐标点y₂。扫描矩阵M的每一列，找到裂纹的最大横坐标点x₁和最小横坐标点x₂。使用公式(1)计算网状裂纹在照片中的面积s：