[发明专利]一种基于计算几何的高效、快速的地铁裂缝主干提取算法及系统

摘要

本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种基于计算几何的高效、快速的地铁裂缝主干提取算法及系统，机器识别连通的裂缝的算法流程，首先定义一个空的待访问队列Cn，以及一个空的存储空间Cxy；裂缝区域凸多边形的构造，根据上一步运算得到的所有裂缝像素点的横纵坐标，经过运算，可以得到由裂缝像素点集所构成的一个凸多边形；采用矩形框标识裂缝主干，由以上所述两个步骤可以得到凸多边形，得到凸多边形的基础上，识别裂缝的主干区域，并使用匹配的矩形框把相应区域标识出来；本发明的益处在于此裂缝主干提取算法及系统结合了自动检测及人工检测的优势，人工工作量大大降低，而且精度得到保证，是一个较好的裂缝主干提取算法及系统。

主权项

一种基于计算几何的高效、快速的地铁裂缝主干提取算法，其特征在于包含如下步骤：步骤1)机器识别连通的裂缝的算法流程，首先定义一个空的待访问队列Cn，以及一个空的存储空间Cxy；所述步骤1)具体包括：步骤1.1)取一个黑色像素点Cb1作为裂缝识别的一个起点，同时把Cb1加入到待访问队列Cn中，把Cb1坐标存入Cxy中；步骤1.2)将Cb1标记为已探测的裂缝像素点，然后搜索与Cb1相邻的其所有黑色像素点，把其中未被访问的黑色像素点Cb2，Cb3，...，Cbn依次放在待访问队列Cn的尾部，并把各自坐标把存入Cxy中；步骤1.3)用队列Cn的下一个首元素Cb2替换Cb1，并从队列Cn中去掉首元素Cb1，重复以上过程，直到队列Cn空为止；步骤2)裂缝区域凸多边形的构造，根据上一步运算得到的所有裂缝像素点的横纵坐标，经过运算，得到由裂缝像素点集所构成的一个凸多边形；所述步骤2)具体包括：步骤2.1)设裂缝像素点集中y坐标最小的点为C1,把C1同裂缝像素点集中其他各点用线段连接，并计算这些线段与水平线的夹角，然后按照夹角大小及到C1的距离进行词典式分类，得到一序列C1，C2，...，Cn，依次连接这些点，便得到一个多边形，C1点是凸多边形边界的起点，C2与Cn也必然是凸多边形的顶点；Cn+1＝C1；步骤2.2)删去C3，C4，...，Cn‑1中不是凸多边形的点；步骤2.3)顺序输出凸多边形顶点；步骤3)采用矩形框标识裂缝主干，由以上所述两个步骤可以得到凸多边形，得到凸多边形的基础上，识别裂缝的主干区域，并使用匹配的矩形框把相应区域标识出来；所述步骤3)具体包括：步骤3.1)找到最优的凸多边形对角线对应的两个顶点，具体方法步骤如下：步骤3.1.1)设该凸多边形的顶点中y坐标最小的点为C1,从C1开始按照凸多边形逆时针顺序可以得到凸多边形的各个顶点序列C1，C2，...，Cn；步骤3.1.2)依次计算所有裂缝点到每条对角线线段的距离之和，输出距离之和最小时对应的对角线的两个顶点；步骤3.1.3)输出最优的凸多边形对角线对应的两个顶点，即第二步中最终得到的minsum对应的顶点Ci和Cj；步骤3.2)计算最优的矩形框宽度并使用矩形框标识裂缝主干的相关算法；步骤3.2.1)依次计算除Ci和Cj以外的所有裂缝点C1，C2，...，Cn到对角线线段CiCj的距离s1,s2,...,sn，其中，CiCj是由前面模块得到的最优的凸多边形对角线的两个端点，距离的计算方法参考步骤3.1.2)中的算法；步骤3.2.2)将步骤3.2.1)计算得到的距离s1,s2,...,sn按照由小到大的顺序排列，取序列中第[0.5×n]个位置对应的s值，该s值即为最优的矩形框宽度值；步骤3.2.3)以Ci和Cj两点为一对对边的中点，以s为该对边的长度，画出一个矩形框，该矩形框标识的区域即为裂缝的主干区域。