[实用新型]一种水库大坝护坡表面损伤视觉检测仿生装置

说明书

本实用新型公开了一种水库大坝护坡表面损伤视觉检测仿生装置，包括仿生水泥树和双目立体视觉系统即两个微型摄像机，仿生水泥树的中部设置有仿生白鹭头，双目立体视觉系统安装在仿生白鹭头上，仿生白鹭头可以通过转动来调整双目立体视觉系统的角度，实时监测水库大坝护坡表面的裂纹或凹坑等护坡损伤。本实用新型的成本低，结构简单，检测精度高，可以实时检测大坝护坡的表面损伤情况，节省技术测量人员。

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，特别涉及一种水库大坝护坡表面损伤视觉检测仿生装置。

背景技术

水库大坝多位于山区，三面环山，大坝护坡的裂纹或塌陷凹坑等损伤是主要病害之一，一旦发生台风暴雨或无法预测的地震等自然灾害，损伤致使水库决堤将给人民带来严重危害，特别是突发性的塌陷凹坑最危险。因此，需要定期对护坡健康状况进行检测，早期发现和损伤评估与灾害预警具有重要意义。传统的人工定期检测裂纹及其损伤方法作业时存在危险，检测精确度很低，因水库位于山区，交通不便，水坝健康检测并不及时，产生的裂缝或小的凹坑未及时发现和修复造成缝里面还长出杂草，使裂纹或损伤处快速扩展。虽然基于图像的损伤检测及水泥裂纹识别研究已形成热点，但是水库大坝护坡材料有混泥土和浆砌石等不同材料，加之杂草背景，飞行器视觉定期的远距离测量斜度上护坡裂纹很难保证精度。因此，迫切需要研究复杂背景下的水库大坝护坡裂纹和凹坑等表面损伤的检测方法。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种检测精度高、成本低、结构简单的水库大坝护坡表面损伤视觉检测仿生装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种水库大坝护坡表面损伤视觉检测方法，包括下述步骤：

(1)摄像机标定：首先，分别对两个摄像机进行标定，获取用于校正拍摄图像畸变的摄像机内部参数和畸变参数；进行立体视觉的标定，得到两个摄像机之间的位置关系及用于进行三维重构的重投影矩阵；由于两个摄像机安装完成后相对位置已经固定了，上述参数都不会再改变，因此该步骤只需在开始进行一次；

(2)获取校正图像：通过摄像机来捕获全方位裂纹或凹坑的数字图像，然后根据摄像机的标定结果对数字图像进行畸变校正，得到裂纹或凹坑的校正图像；

(3)灰度化与平滑：将裂纹或凹坑的校正图像进行灰度化，将其R、G、B三个通道，每个通道以不同的权值进行加权平均；然后用高斯函数对检测区域进行平滑处理，获得裂纹或凹坑的平滑单通道灰度图像；

(4)改进Canny边缘检测：对裂纹或凹坑的平滑单通道灰度图像的边缘信息进行检测，采用改进的Canny边缘检测算法，根据图像的整体特征进行高阈值H和低阈值L的选择，使得检测到的边缘信息比较多且连续，从而检测出裂纹或凹坑的完整边缘信息；

(5)基于小波变换去噪：基于小波变换Canny算法进一步去除杂草类噪声，针对含有杂草类噪声的复杂背景，先建立一个核函数φ(x,y)，然后进行边缘检测，如果核函数φ(x,y)的积分为0，再对x,y两个方向上的导数做基本小波；然后对去除了杂草类噪声的裂纹或凹坑的表面进行三维重构；

(6)立体匹配：在获取了校正图像对并去除杂草类噪声后，对左右摄像机的左右图像进行立体匹配，获得各匹配点的视差图；

(7)三维重构：得到步骤(6)的视差图后，再依据步骤(1)得到的重投影矩阵，生成三维点云，进行三维重构；

(8)评估损伤形式与程度：依据损伤的不同形态，可分别选择几何数学的方法，拟合裂纹或凹坑的长度、宽度或近似直径、深度参数；然后进行评估，得到损伤程度和损伤形式，最后将相关数据反馈给用户。

步骤(1)中，所述摄像机为广角高精度16通道红外摄像机。