[发明专利]一种基于图像的桥梁裂缝检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于图像的桥梁裂缝检测方法及系统，包括以下步骤：1）获取桥梁图像；2）对获取的桥梁图像进行预处理；3）利用形态学算子对步骤2）处理后的图像进行噪声抑制和裂缝连接；4）利用Hough直线检测算法对步骤3）处理后的图像进行噪声抑制；5）利用形状特征对步骤4）处理后的图像进行噪声抑制，得到最终的检测结果。优点：通过设计多重噪声抑制步骤，有效排除了桥梁裂缝图像中钢筋、接缝等结构以及阴影、水迹等自然因素对裂缝分割造成的干扰；同时算法速度较快，适合高分辨率图像分割。除此之外，算法检测裂缝灵敏度高，对于较细小的裂缝也有较好的检测效果。

技术领域

本发明涉及一种基于图像的桥梁裂缝检测方法及系统，属于计量检测领域以及图像处理技术领域。

背景技术

由于载荷过重、自然侵蚀等因素，桥梁在经过一定时间的使用后表面常会出现裂缝状破损，为了保证桥体的稳固性，需要及时对破损进行检测和分析以来判断桥体情况。目前国内常用的方法仍是采用人工进行实地测量，但此方法往往无法及时快速的评估大规模桥梁建筑情况，且检测人员的安全也无法得到很好的保障。而使用航拍获取桥体表面图像，再结合相应的图像处理算法识别图像中裂缝区域的方法，不仅极大降低了时间和人力的花费，且相比于人工检测适应性更广，因此有着良好的应用前景。

航拍得到的桥体图像原图通常为高分辨率图像，图像中包含大量的待检测裂缝，还包含钢筋、桥体接缝、阴影及水迹等可能干扰裂缝分割的结构和自然因素。但大多桥体裂缝检测方法基于的数据集，都是人工对原图进行裂缝定位、裁剪、局部放大后得到的，因此其裂缝图像尺寸较小，通常只包含裂缝区域，不受其他结构的干扰，且一般只包含1-2条裂缝，裂缝结构也比较明显。这种通过人工手段将包含裂缝区域的图像裁剪出来，再进行分割的方法，不仅耗时耗力，且一定程度上弱化了桥体裂缝分割问题的难度，导致此类方法虽然在这种数据集上表现良好，但对于包含多裂缝、噪声复杂的高分辨率桥梁裂缝图像不能达到较好的检测结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于图像的桥梁裂缝检测方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于图像的桥梁裂缝检测方法，包括以下步骤：

1)获取桥梁图像；

2)对获取的桥梁图像进行预处理；

3)利用形态学算子对步骤2)处理后的图像进行噪声抑制和裂缝连接；

4)利用Hough直线检测算法对步骤3)处理后的图像进行噪声抑制；

5)利用形状特征对步骤4)处理后的图像进行噪声抑制，得到最终的检测结果。

进一步的，所述步骤1)中，采用无人机对桥体表面进行拍摄，采集桥体表面的彩色图像。

进一步的，所述步骤2)中预处理的过程为：将获取的桥梁图像灰度化得到灰度图G，使用直方图均衡算法自适应的增强图像G，接着将增强后的图像G转化为二值图I，并基于此二值图使用导向滤波去除图G中的噪点得到图G’，之后使用匀光运算去除G’中阴影和水迹影响，最后将G’转化为二值图I’，I’即为预处理后的图像。

进一步的，所述步骤3)中，利用形态学算子进行噪声抑制和裂缝连接的过程为：

31)使用多个方向的线型算子分别对预处理后的图像进行开运算去除噪声；

32)使用形态学重建恢复步骤31)过程中被误当做噪声去除的裂缝；

33)使用多个方向的线型算子分别对步骤32)处理后的图像进行闭运算来连接裂缝。

进一步的，所述步骤4)中，利用Hough直线检测算法，检测出步骤3)处理后的图中的直线型区域，将该区域删除。