[发明专利]基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置和方法

权利要求书

1.一种基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置的识别方法，其特征在于，所述装置包括红外热成像仪、工业相机、补光装置、同步控制卡、激光测距仪、测距轮装置、工控机和供电系统；

所述红外热成像仪与同步控制卡和工控机电连接，用于采集隧道结构的红外热图像；

所述工业相机与同步控制卡和工控机电连接，用于采集隧道结构的可见光图像；

所述补光装置，紧邻工业相机安装，为工业相机提供照明；

所述同步控制卡电连接红外热成像仪和工业相机，控制同步拍摄；

所述激光测距仪紧邻工业相机安装，与其保持同一水平线、同一采集角度，并与工控机电连接，获取工业相机拍摄距离，用于计算渗漏水区域实际面积；

所述测距轮装置安装于搭载平台的车轮中心轴上，及时获取行驶里程，用于定位渗漏水病害位置；

所述工控机与各个采集设备电连接，内置数据采集和处理系统，用于数据采集、数据存储和数据处理分析；所述内置数据采集和处理系统，包括对红外热图像与可见光图像进行预处理；利用温度信息从红外热图像中提取渗漏水中心区域；将提取区域对应到可见光图像中，并扩大范围，从该范围内的可见光图像中进行渗漏水区域提取；结合温度信息对可见光图像获取的轮廓进行修正；最后结合工业相机的图像传感器尺寸、镜头焦距、拍摄距离以及测距装置的里程信息，计算渗漏水区域实际面积并保存区域位置信息；

所述供电系统，安装于设备搭载平台上，为各个设备供电；

所述识别方法包括以下具体步骤：

（1）红外热图像与可见光图像的预处理；

（2）红外热图像中的渗漏水中心区域提取；

（3）可见光图像中的渗漏水区域提取：

（3.1）对红外热图像所得渗漏水区域，获取该区域中心点坐标以及区域的宽度和高度；

（3.2）在可见光图像的灰度图中，以该点为中心，截取两倍宽度、高度区域；

（3.3）对截取区域利用最大类间差分法进行阈值分割，提取渗漏水区域；

（4）用温度信息对可见光图像获取的轮廓进行修正：

（4.1）设定红外热图像灰度图中低温区域的最大灰度值，对可见光图像灰度图所提取区域中，灰度值大于设定值的像素点进行删除，然后保留最大连通域，修正可见光图像中提取的区域轮廓；

（4.2）对提取区域进行先膨胀后腐蚀的形态学操作，平滑区域边缘；

（5）渗漏水区域实际面积计算：所述渗漏水区域实际面积计算公式为：，其中和为工业相机的图像传感器尺寸，为灰度图的整体像素点数，为可见光图像中的渗漏水区域像素点数，为实际拍摄距离，为工业相机镜头焦距。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置的识别方法，其特征在于，所述红外热图像与可见光图像的预处理，包括对红外热图像与可见光图像的灰度化处理以及滤波去噪，具体操作步骤如下：

（1）对红外热图像和彩色的可见光图像，分别获取图像各像素点的R、G、B分量，对其进行加权平均获取该像素点的灰度值，生成红外热图像与可见光图像的灰度图；

（2）利用高斯滤波分别对红外热图像与可见光图像的灰度图进行降噪处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置的识别方法，其特征在于，所述红外热图像的渗漏水中心区域提取，具体操作步骤如下：

（1）预先设定低温区域灰度值的高低范围；

（2）根据所设定的灰度值范围从红外热图像的灰度图中提取渗漏水中心区域。