[发明专利]一种基于数字图像处理的表面裂纹精确检测技术

说明书

本发明公开了一种基于数字图像处理的表面裂纹精确检测技术，包括裂纹图像采集、图像预处理、阈值分割、图像形态学处理、曲线拟合和实际值转换。本发明针对大理石块表面裂纹提出了一种普适性的表面裂纹检测方案。通过本方案能较为精确地检测裂纹的位置、长度、宽度等特征。利用本方案对表面裂纹进行实时监测，可以在如交通、电力、建筑和文物保护等多个领域内发挥作用。与其他裂纹检测技术相比，本方案采用数字图像处理技术，不仅能对表面裂纹进行无损检测，而且还具有再现性良好、处理精度较高、检测速度快以及成本低廉等特点，体现出了较大的推广优势。

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，特别涉及一种基于数字图像处理的表面裂纹精确检测技术。

背景技术

在交通建设中，公路路面的平整度与完好率是行车安全中非常重要的指标。路面破损，出现裂纹将会对公路的承重能力以及交通安全造成严重的影响。在建筑业中，房屋外表面由于经受太阳曝晒与雨水侵蚀，往往也会出现表面裂纹。而裂纹的延伸，会对建筑本身的受力情况造成影响，建筑的安全性也会大大降低。工业中，绝缘子暴露于大气中并长期工作在强电场、强机械应力、骤冷骤热等恶劣环境中，容易引发绝缘子断裂。总而言之，对裂纹进行实时监测已成为各个领域的迫切需要，而数字图像处理技术从众多解决办法中脱颖而出，成为一种行之有效的裂纹检测技术。本项发明提出了一种基于数字图像处理的表面裂纹精确检测技术。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于数字图像处理的表面裂纹精确检测技术，其设计合理，效果精准，适宜推广。

一种基于数字图像处理的表面裂纹精确检测技术，包括裂纹图像采集、图像预处理、阈值分割、图像形态学处理、曲线拟合和实际值转换；步骤如下：

S1、裂纹图像采集：采用CCD图像传感器对大理石裂纹进行拍摄；

S2、图像预处理：对裂纹图像先进行直方图均衡化，然后采用图像平滑技术对图像进行处理；

S21：直方图均衡化：

图像的直方图表示的是图像中具有的每个灰度级的像素个数，是一个二维图，横坐标为像素点的灰度级，纵坐标为各灰度级的频率，反映的是它们二者之间的统计关系；其直方图定义为离散函数即为：

h(r_k)＝n_k (1)

其中，r_k是图像灰度区间[0,G]内的第k级亮度，n_k是灰度级别为r_k的图像中的像素；通常归一化直方图，即使用所有元素h(r_k)除以图像中的像素总数n：

使用直方图均衡化方法来处理图像离散灰度级，令p_r(r_j),j＝1,2,...,L表示图像取各灰度级的概率；对于离散的灰度级采用求和的方式，且均衡变换为：

式中k＝1,2,...,L，且s_k是均衡化处理后图像中的灰度值，它对应于输入图像中的灰度值r_k；

S22：选取感兴趣区域：

使用Matlab矩形裁剪函数imcrop裁剪裂纹图像，得到裂纹区域；

S23：图像滤波：

选取均值滤波器的Gauss模板对裂纹图像进行滤波处理；

S3、阈值分割：

采用基于一维最大熵阈值分割法，其中信息熵的定义如下：