[发明专利]钢结构表面锈坑识别、提取与评价设备、方法及存储介质

权利要求书

1.一种钢结构表面锈坑识别、提取与评价方法，其特征在于，利用锈蚀钢板表面形貌扫描获得三维点云坐标数据，通过坐标变换直接将锈蚀钢板表面形貌数据写入灰度矩阵I；对灰度矩阵依次开展高斯滤波、梯度计算以及分水岭计算获取锈坑标记矩阵L；提取标记矩阵特定元素并返回索引值，利用索引值调取三维点云坐标数据获得各锈坑矩阵C_k与锈坑轮廓矩阵D_k；在锈坑矩阵C_k与轮廓矩阵D_k基础上计算各锈坑的形状与尺寸参数，进行锈坑评价。

2.根据权利要求1所述的锈蚀钢结构表面锈坑识别、提取与评价方法，其特征在于，利用非接触式三维高分辨表面形貌测量技术对除去表面锈蚀产物后的结构表面开展形貌扫描，获取锈蚀表面三维点云坐标数据；读入锈蚀钢板表面形貌扫描获得的三维点云数据，并存储为N行×3列的形貌矩阵A，N行代表扫描点总数，3列分别存储各点的X、Y、Z坐标，X、Y表示锈蚀钢板表面各点的平面位置信息，Z表示锈蚀钢板表面各点相对于基准面的高度值。

3.根据权利要求1所述的锈蚀钢结构表面锈坑识别、提取与评价方法，其特征在于，利用形貌矩阵A中X、Y坐标值及扫描步长生成一个涵盖锈蚀钢板扫描区域的格栅矩阵，利用线性插值方法将格栅点(X,Y)位置对应的各点相对于基准面的高度值Z写入，得到灰度矩阵I。

4.根据权利要求1所述的锈蚀钢结构表面锈坑识别、提取与评价方法，其特征在于，锈坑标记矩阵L具体为：

利用MATLAB中的Fspecial函数建立滤波算子，调用Imfilter函数对灰度矩阵I开展线性平滑滤波，得到新的灰度矩阵II，调用MATLAB中的Imgradient梯度函数对灰度矩阵II进行梯度计算，得到锈蚀表面梯度矩阵B，调用MATLAB中的Watershed函数对梯度矩阵B开展分水岭计算，获得锈蚀表面标记矩阵L，标记矩阵L内元素最大值n表示锈坑的总个数，n＝max(max(L))。

5.根据权利要求1所述的锈蚀钢结构表面锈坑识别、提取与评价方法，其特征在于，利用For循环、Find(L＝＝k)函数，k∈1:max(max(L))，对标记矩阵L中任意第k号锈坑的所有标记元素进行查找并返回索引值，利用各元素的索引值进行平面坐标转换得到任意第k号锈坑内所有标记点的平面位置坐标X_i、Y_i，再以X_i、Y_i值调取形貌矩阵A中对应点的Z_i值，将任意第k号锈坑内所有标记点(X_i，Y_i，Z_i)写入矩阵，获得各锈坑矩阵C_k。

6.根据权利要求1所述的锈蚀钢结构表面锈坑识别、提取与评价方法，其特征在于，利用For循环、Find(L＝＝k)函数，k∈1:max(max(L))，对任意第k号锈坑的标记元素进行二值化处理，将标记矩阵L中等于k的元素改写为1，将其他不等于k的元素改写为0，得到含有第k号锈坑特征的二值化矩阵L_，调用MATLAB中的Bwperim轮廓提取函数对二值化矩阵L_进行轮廓提取，得到的二值化的第k号锈坑轮廓矩阵W，值为1的元素构成锈坑边缘轮廓，利用find(W＝＝1)函数查找锈坑边缘轮廓标记元素并返回索引值，利用索引值进行平面坐标转换得到锈坑边缘轮廓各标记点的平面位置坐标X_i、Y_i，再以X_i、Y_i值调取形貌矩阵A中对应点的Z_i值，将(X_i,Y_i,Z_i)写入矩阵即可获得任意第k号锈坑的轮廓矩阵D_k。