[发明专利]一种路面修补区域提取与修补类型判定方法

权利要求书

1.一种路面修补区域提取与修补类型判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：基于YOLOv5的修补区域粗提取及修补类型判定，得到置信度为ε_i的块状修补区域矩形边界框B_i，i＝1,2,3...，以及置信度为λ_j的条状修补区域的矩形边界框C_j，j＝1,2,3...；

步骤2：图像预处理

将彩色路面图像转化为灰度图像P₁，进行中值滤波后得到预处理后的灰度图像P₂；

步骤3：基于超像素分割的块状修补候选区域提取

从以置信度为ε₁的块状修补矩形边界框B₁中提取块状修补区域方法具体包括：

步骤3-1：ROI区域提取

根据B₁从预处理后灰度图像P₂中得到矩形ROI区域R₁,R₁的宽高分别为H₁、W₁；

步骤3-2：超像素分割

对ROI区域R₁进行超像素分割，超像素分割块数N₁为：

其中A₁为ROI区域R₁的面积；每个超像素区域中的所有像素点的灰度值用其所在超像素区域的均值代替，得到超像素分割后区域R₂；

步骤3-3：块状修补候选区域提取

1)二值化阈值确定：取ROI区域R₁中心点v₁(x₁,y₁)及中心点两侧点v₂(x₂,y₁)、v₃(x₃,y₁),其中x₂、x₃计算公式如下：

x₂＝x₁-W₁×3/14

x₃＝x₁+W₁×3/14

以这三点为中心取宽高分别为W₁/40、H₁/28的矩形区域，三个矩形区域在区域R₁的灰度均值为μ_i，i＝1,2,3；若μ_i＞210则将μ_i置0；计算R₁区域OTSU阈值μ₄；比较μ₁、μ₂、μ₃、μ₄，其最大值作为二值化阈值T₁；

2)候选区域提取：对区域R₂中灰度值大于T₁的像素点灰度值置0，小于T₁的像素点灰度值置255，得到二值化的块状修补候选图像G₁，G₁灰度值为255的区域为提取的块状修补候选区域；

步骤3-4：临近边界区域块状修补区域补全

1)边界扩充

分别计算图像G₁四边界在原图P₁中到P₁四边界距离，对于上下边界，若距离小于20则以灰度值255单行扩充G₁此边界，否则以灰度值0单行扩充G₁此边界，对于左右边界，若距离小于20则以灰度值255单列填充G₁此边界，否则以灰度值0单列扩充G₁此边界，得到扩充边界后的图像G₂；

2)孔洞填充

对扩充边界后的图像G₂以灰度值255进行孔洞填充，去除四边宽度为1的边界后得到块状修补候选图像G₃；

步骤4：块状修补区域误检去除

块状修补候选图像G₃中灰度值为255的区域在原ROI区域R₁中对应区域为ζ，计算R₁中区域ζ的像素灰度均值为μ₅，原图像P₁中未在任何块状、条状修补边界矩形框内的区域像素灰度均值为μ₆；若ε₁＞0.65且μ₆-μ₅＜17，或ε₁＜0.65且μ₆-μ₅＜24时G₃为块状修补误检图像，将G₃中所有像素灰度值置0，否则G₃中像素灰度值不变；G₃为此块状修补区域提取结果；

步骤5：块状修补区域标记

定义与原图像P₁相同大小的全零图像M₁，遍历图像中的所有块状修补区域边界矩形框B_i，i＝1,2,3...，重复步骤3、4得到各块状修补区域提取结果，并在M₁中将各结果中非零区域所对应区域置255；将原待检图像中与M₁非零区域对应区域标记为黄色，生成块状修补检测结果图E；

步骤6：条状修补区域超像素分割预处理

从条状修补矩形边界框C₁中提取条状修补区域方法具体包括：

根据C₁从预处理后灰度图像P₂中得到矩形条状修补ROI区域R₃,R₃的宽高分别为H₂、W₂；对ROI区域R₃进行超像素分割，超像素分割块数N₂为：

其中A₂为ROI区域R₃的面积；每个超像素区域中的所有像素点的灰度值用其所在超像素区域的均值代替，得到超像素分割后的区域R₄；

步骤7：低对比度区域判断

以高斯函数数量为2的高斯混合模型对区域R₄内的所有像素灰度值进行建模，求取两高斯函数的均值分别为η₁、η₂，且η₁＜η₂；计算R₃区域图像灰度直方图Q₁在灰度值区间[η₁,η₂]内高度最小的波谷值d；若η₂-η₁＞20且波谷值d存在，则判断区域R₄为高对比度区域，否则判断为低对比度区域；

步骤8：高对比度区域条状修补提取

步骤8-1：高对比度区域条状修补区域提取

若R₄为高对比度区域，则选择波谷值d在直方图Q₁中所对应的灰度值T₃为阈值；R₄中灰度值大于阈值T₃的像素点灰度值置0，灰度值小于阈值T₃的像素点灰度值置255，得到二值化的高对比度区域条状修补图像J₁，J₁中灰度值为255的区域为提取的高对比度区域条状修补区域；

步骤8-2：高对比度区域小块污渍误检去除

遍历图像J₁的连通域，去除J₁中面积小于A₃的连通域；J₁为此高对比度区域条状修补提取结果；

步骤9：低对比度区域条状修补提取

步骤9-1：最小可信区域提取

若R₄为低对比度区域，则计算最小可信条状修补区域面积A₄：

其中W₂、H₂为矩形区域R₃的宽高；根据直方图Q₁计算累积直方图Q₂，记Q₂中高度大于A₄的最小灰度值为阈值T₄；对区域R₄中灰度值大于阈值T₄的像素点灰度值置0，灰度值小于阈值T₄的像素点灰度值置255，并去除面积小于A₅的小连通域；得到二值化的最小可信条状修补图像J₂；

步骤9-2：区域生长法低对比度区域修补提取

以图像J₂中非零点为种子点进行区域生长，区域生长结束后结果保存在图像J₃中，J₃即为此低对比度区域条状修补提取结果，J₃中灰度值为255的区域为提取的低对比度区域条状修补区域；

步骤10：条状修补区域标记

定义与原图像P₁相同大小的全零图像M₂，遍历图像中的所有条状修补区域C_j，j＝1,2,3...，重复步骤6至步骤9得到各高对比度、低对比度区域条状修补结果，并在M₂中将各结果中的非零区域所对应区域置255；将原待检图像中与M₂非零区域对应区域标记为黄色，生成条状修补检测结果图F。