[发明专利]一种水泥刻槽路面图像降噪增强与裂缝特征提取方法

权利要求书

1.一种水泥刻槽路面图像裂缝特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100，对原始水泥路面图像进行灰度化处理，然后采用改进的局部自适应对比度增强算法处理灰度化后的图像，以增强图像对比度；

步骤S200，对增强对比度后的图像采用平移不变Shearlet变换，针对其中的高频子带应用改良后的P-M扩散模型进行处理，对低频子带采用双边滤波进行处理；

步骤S200对高频子带应用改良后的P-M扩散模型进行处理的实现方式如下，

记高频子带图像的SIST系数为c_i',j'，i'和j'分别代表尺度和方向，高频子带图像的方向局部化过程可表示为：

其中：ψ_i',j'(x)为剪切波函数，其公式如下：

ψ_i',j'(x)＝a^-3/4ψ(E^-1F^-1(x-m))

其中，a∈R⁺表示尺度参数；E＝(a,0；0,a^1/2)为各项异性膨胀矩阵；m∈R²表示平移参数；F＝(1,s；0,1)为剪切波矩阵，s∈R表示剪切波参数；

改进的SIST域的P-M去噪模型如下所示：

其中：f₀(x)为输入源图像；为图像梯度算子，用于检测图像边缘信息；DIV为散度算子；t为时间算子；G(·)为扩散方程系数，其与图像梯度成反比关系，用于避免因梯度变化过大带来的“阶梯效应”，保护图像边缘信息，其公式如下：

其中：λ为常数；η为扩散门限，用于区别噪声和边缘；k为图像梯度阈值；

步骤S300，应用基于单向全变分UTV模型建立的水泥刻槽路面图像平滑模型，对步骤S200得到的图像进行处理，获得去除刻槽后的路面图像；

步骤S400，采用形态学滤波对去除刻槽后的路面图像进行后处理；

步骤S500，结合连通域标记法、投影法和矩形框法，完成裂缝长度、宽度、倾角、面积的提取；

步骤S500的具体实现方式为，首先采用连通域标记算法统计步骤S400处理后的图像中连通域的个数，并据此判断裂缝是网状还是线状；其次，采用投影法判断线性裂缝的方向，对于无法判定方向的线性裂缝采用矩形框法进行二次判定；最后基于矩形框法完成裂缝长度、宽度、倾角、面积信息的提取。

2.如权利要求1所述的一种水泥刻槽路面图像裂缝特征提取方法，其特征在于：步骤S100所述采用改进的局部自适应对比度增强算法处理灰度化后的图像的实现方式如下，

设图像大小为M×N，滑动窗口的大小为m×n，起始坐标为(x₀,y₀)，(i,j)为相应像素点位置，f(i,j)是灰度图像上(i,j)处的灰度值，f_avg为全局均值，w_avg为滑动窗口内的局部均值，δ_f为全局标准差，δ_w为滑动窗口内的局部标准差，则有：

若滑动窗口内局部均值低于全局均值，则增大窗口内像素点的灰度值；若滑动窗口内局部标准差低于全局标准差，则增强图像对比度，其处理过程可表示为：

其中：f”为处理后的图像；(i,j)为相应像素点位置；w_avg为滑动窗口内的局部均值；f_avg为全局均值；σ_w为滑动窗口内的局部标准差；δ_f为全局标准差；η,λ,λ₁,λ₂,λ₃均为常数。