[发明专利]一种基于图像技术的桥梁表面裂缝宽度计算方法

说明书

本发明涉及一种基于图像技术的桥梁表面裂缝宽度计算方法，包括：采集桥梁表面的图像信息；通过前处理得到裂缝上边缘、骨架和下边缘三条单像素宽度曲线以及像素点的三维坐标；采用三点插值法拟合裂缝骨架曲线函数，求出中间点的法线方程；分别在裂缝上边缘、下边缘曲线与法线交点两侧特定范围内求直线方程代替该处边缘曲线；并分别求解出该处裂缝上边缘、下边缘直线方程与法线方程的交点坐标；计算两个交点之间的距离作为骨架曲线上该像素点处法线方向的裂缝宽度。本发明计算法线方向裂缝宽度，最能真实反映裂缝的实际宽度，采用局部搜索求极值的方法用直线代替边缘曲线提高了计算精度和效率，为桥梁表面裂缝检测定量评价提供了有效保障。

技术领域

本发明属于桥梁裂缝检测技术领域，涉及一种基于图像技术的桥梁表面裂缝宽度计算方法。

背景技术

在桥梁检测领域，裂缝是评定桥梁技术状况时最为常见的病害。目前裂缝检测绝大部分采用人工检测，即用人工记录裂缝的位置及走向、测量裂缝的宽度和长度，费工费时检测效率低下。

随着无人机等检测机器人平台和图像处理技术的发展，逐渐开始尝试采用检测机器人平台拍摄裂缝照片，再用图像处理技术来分析获取裂缝的相关信息。目前较为常见的裂缝宽度计算方法有腐蚀迭代法、记像素格数算法和平均宽度算法等，此外还有通过人工智能算法进行超分辨率重建，使得裂缝在每处宽度方向均有较多像素点散布。这些方法本质上都属于“数格子”算法。由于照片像素的棋盘式分布，在计量方法上并不能等价于直角坐标系下的统计法则，因此对裂缝宽度的计量并不准确，更不能真实反映法线方向裂缝宽度实际情况。同时人工智能超分辨率重建算法的引入增加了图像处理的技术难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种计算精度更高的基于图像技术的桥梁表面裂缝宽度计算方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于图像技术的桥梁表面裂缝宽度计算方法，包括以下步骤：

步骤S1、采集桥梁表面的图像信息；

步骤S2、对采集的图像信息中含有裂缝的图像进行前处理得到裂缝上边缘、骨架和下边缘三条单像素宽度曲线以及曲线上每个像素点的三维坐标；

步骤S3、采用三点插值法拟合裂缝骨架曲线函数，求出中间点的法线方程；

步骤S4、分别在裂缝上边缘曲线和裂缝下边缘曲线与法线交点两侧的特定范围内求直线方程代替该处边缘曲线；分别求解出该处裂缝上边缘和裂缝下边缘直线方程与法线方程的交点坐标；

步骤S5、计算两个交点之间的距离作为骨架曲线在该像素点处法线方向的裂缝宽度；

步骤S6、重复步骤S3～步骤S5，逐个计算出裂缝骨架曲线上第二个像素点至倒数第二个像素点之间各像素点对应的法线方向裂缝宽度。

进一步的，在所述步骤S2中，所述前处理包括以下子步骤：

尺寸标定，计算每个像素点的单边尺寸和平面坐标；

裂缝关键信息提取，得到裂缝上边缘、骨架和下边缘三条单像素宽度曲线；

按走向排序，分别按走向计算裂缝上边缘、骨架和下边缘三条单像素宽度曲线上每个像素点的排列序号；所述三维坐标包括平面坐标和排列序号。

进一步的，在所述步骤S3中，任取裂缝骨架曲线上三个连续像素点，根据三个像素点的平面坐标，通过三点插值法拟合得到裂缝骨架曲线函数，并求出中间像素点处的法线方程。