[发明专利]一种基于激光点云数据的路面裂缝检测方法

权利要求书

1.一种基于激光点云数据的路面裂缝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，采集路面激光点云数据；

步骤(2)，对步骤(1)中采集的激光点云数据进行预处理：

(2-1)根据激光点云数据排列形式，对激光点云数据进行解析，将解析所得z坐标归一化至0-255范围内，将归一化后的z坐标作为二维图像的灰度，得到路面扫描图像；

(2-2)对(2-1)得到的路面扫描图像进行裁剪；

步骤(3)，利用裂缝特征与噪声特征对步骤(2)得到的图像依次进行噪声抑制与图像增强；

步骤(4)，对步骤(3)得到的图像进行二值化处理；

步骤(5)，定义裂缝种子点，结合裂缝全局特征与局部特征确定裂缝生长、裂缝连接与噪声去除规则，对步骤(4)得到的图像进行裂缝生长、裂缝连接与噪声去除，得到路面裂缝检测结果。

2.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的路面裂缝检测方法，其特征在于，步骤(1)中将激光扫描仪安装在检测车上，在检测车行驶过程中采集路面激光点云数据。

3.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的路面裂缝检测方法，其特征在于，步骤(3)具体为：

(3-1)对步骤(2)得到的图像进行限制对比度自适应局部直方图均衡化；

(3-2)对步骤(3-1)得到的图像利用巴特沃斯带阻滤波器进行噪声抑制；

(3-3)对步骤(3-2)得到的图像进行限制对比度自适应局部直方图均衡化；

(3-4)对步骤(3-3)得到的图像使用双边滤波进行噪声抑制；

(3-5)对步骤(3-4)得到的图像使用分数阶微分增强裂缝边缘，其中分数阶模板如下：

4.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的路面裂缝检测方法，其特征在于，步骤(4)具体为：将步骤(3)得到的图像中灰度值小于等于设定阈值的像素点的灰度值设为255，其余像素点的灰度值设为0。

5.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的路面裂缝检测方法，其特征在于，步骤(5)具体为：

(5-1)定义裂缝种子点为步骤(4)得到的图像中灰度为255且处于未访问状态的像素点，创建第一队列以存放裂缝种子点；

(5-2)确定裂缝生长规则：如果裂缝种子点八邻域内的某一像素点满足①处于未访问状态、②与裂缝种子点的灰度差在设定范围内、③该像素点的灰度小于设定灰度，则将该像素点的灰度值设为255且标记为已访问状态，并加入第一队列；

(5-3)定义裂缝为图像中灰度值为255的像素点组成的连通域；

(5-4)遍历步骤(4)得到的图像的像素点，若当前像素点满足裂缝种子点定义则将其加入第一队列并暂停遍历，执行步骤(5-5)；

(5-5)选择第一队列内首点并将该点从第一队列中删除，根据裂缝生长规则进行裂缝生长，裂缝生长后，若第一队列不为空，则重复执行本步骤直至第一队列为空，否则执行步骤(5-6)；

(5-6)若第一队列为空且步骤(4)得到的图像的像素点未完成遍历，则返回步骤(5-4)；若第一队列为空且步骤(4)得到的图像的像素点完成遍历，则裂缝生长过程结束，执行步骤(5-7)；

(5-7)裂缝连接：创建第二队列，遍历步骤(5-6)得到的图像的像素点，如果当前像素点灰度值为0，则以该像素点为中心像素点，在半径为r个像素点的范围内分别计算该像素点0°、45°、135°和180°四个方向上灰度值为255的像素点个数m，若在某一方向上满足该方向上两个端点灰度值都为255和m大于设定阈值，则将该方向上所有灰度值为0的像素点的灰度值都置为255并保存像素点坐标至第二队列；

(5-8)噪声去除：遍历步骤(5-7)得到的图像中的裂缝，将裂缝作为连通域，若某连通域的x坐标差的最大值Mx小于第一设定值t1且y坐标差的最大值My小于第二设定值t2且该连通域的像素点个数C小于第三设定值t3，则将该连通域作为噪声去除；

(5-9)将步骤(5-7)得到的第二队列中像素点的灰度值都重新置为0，得到路面裂缝的检测结果。