[发明专利]基于交比图像量测技术检测建筑物表面损伤面积的方法

说明书

本发明公开了基于交比图像量测技术检测建筑物表面损伤面积的方法，针对建筑物外表面损伤部分检测困难，几何信息难以提取的问题，本发明将基于交比的单幅图像量测技术应用至含有丰富三维空间平行线的建筑物图像量测中。首先,对图像进行畸变的矫正；再利用建筑物结构中的垂直水平等几何关系，找到消失点，结合已知长度的参考线段以及消失点、消失线构建交比，框选出待测区域，多次嵌套后实现对框选区域边长的量测；再通过数字图像处理技术，对目标区域进行透视变换还原成矩形，并实现二值化、形态学滤波等处理；最后在计算出框选区域实际面积后，统计出框选区域总像素点个数以及损伤区域像素点个数，找到比例关系，计算得到损伤区域面积。

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，具体涉及基于交比图像量测技术检测建筑物表面损伤面积的方法。

背景技术

受施工技术及自然因素的影响，建筑物外表面出现裂缝、剥落等损伤的现象频频发生。就长期来看，建筑物损伤的出现除了会造成维护工期、材料、人工等成本的增加，还会影响建筑物整体运营效率并增加安全隐患。当前，对建筑物表面损伤的检测，主要有三维扫描、热红外像以及超声波检测技术。

其中，三维激光扫瞄技术因成本问题，工程上的应用并未普及。利用kinect传感器，通过对点云的预处理，在GIS环境下实现对不规则损伤几何特征属性量化提取的技术，由于kinect设备本身视场较小，而不能应用于大规模或者较远距离的损伤区域检测。

热红外像技术虽能对较大区域的损伤部位进行快速扫描，但其只能对损伤区域出现的位置做出判断，并不能量化提取其几何属性。

超声波检测技术侧重于对混凝土表面损伤层厚度的检测，且需将超声波发射和接收的换能器置于混凝土表面，对于人工难以到达的位置则无法测量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于交比图像量测技术检测建筑物表面损伤面积的方法，包括如下步骤：

步骤1，输入一幅待测图像；

步骤2，对图像进行畸变矫正；

步骤3,选择待测图像中破损部分所在墙面为测量平面，并手动选取测量平面上水平和垂直方向上的两条平行线，计算平行线的交点坐标值；

步骤4，标记待测图像中测量平面上的矩形参考物体，记录下矩形参考物体四个顶点位置在图像坐标系中的坐标值；

步骤5，手动选择待测图像中测量平面中破损部分的最小外接矩形(在图片中为不规则的四边形，实际中为矩形)作为测量区域，选取最小外接矩形框的四个顶点，记录下四个顶点位置在图像坐标系中的坐标值。结合步骤3和4所获取的顶点坐标信息构建出交比，利用交比的几何关系实现对测量区域边长的量测；

步骤6，对步骤5中选取的测量区域进行透视变换还原成矩形，并进行二值化、形态学滤波处理；

步骤7,计算得到损伤区域面积。

步骤1中，所述待测图像包含损伤区域，并且含有整个墙面和明显的边缘线条。

步骤2中，采用Matlab图像处理函数库中的undistortImage函数，对图像进行畸变矫正。

步骤3包括：

选取待测图像中破损部分所在墙面为测量平面。在选取测量平面上的平行线时，必须选取测量平面所在墙面上的线条，墙面轮廓的边缘线以及墙面窗户的轮廓线均能够被视为待选取的线段。轮廓线上的任意两点能够确定一条直线，在待测图像上选取两条在现实场景中平行的线段，根据图像透视原理，这两条线在图像上会相交于一点，根据上述选取方法选取图像对应在现实场景中水平方向上的消失点v₁和垂直方向上的消失点v₂，两个消失点的连线为消失线v_l。

步骤4包括：