基于数字图像处理的桥梁裂缝提
发布时间：2021-01-16 10:19
在我国的公路建设项目中,桥梁是交通系统的重要组成部分。混凝土桥梁在正常使用过程中,受到气候、地质条件、交通量、载荷等因素的影响,产生不同程度的损坏。因此对公路桥梁的定期检测与维修是一项意义重大的工作。在桥梁的检测中,裂缝是进行桥梁技术状况评定中最关键的几个指标之一,在传统的桥梁检测中,通常都只对裂缝的现状以及性能作出相关判断,对裂缝在检测间隔期间的变化,以及未来发展趋势的预测方面的工作很少。本文提出基于数字图像处理技术进行桥梁裂缝提取,并与不同检测期的裂缝进行匹配,以便跟踪裂缝的发展变化。主要思路为通过数码相机采集混凝土桥梁裂缝,再经过裂缝图像预处理、裂缝信息提取以及裂缝特征匹配等几个步骤将处理得到的裂缝二值图像与往年采集的裂缝库中的裂缝进行比对匹配,找出相同部位的裂缝,以便对比分析,以实现跟踪监测裂缝在两次检测间隔期间发生的变化,并对裂缝未来的发展趋势进行预测。使工作人员能够更加准确的对桥梁的健康状况及分化趋势做出评估。本文的主要工作为:结合图像多尺度特征的原理,对裂缝图像进行多尺度分割,再以相当的比例进行融合,使其更能凸显裂缝特征,再经过传统的图像预处理,即灰度化转换、直方图均衡化...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全国高速公路网Fig.0.1Nationalhighwaynetwork在公路建设项目，桥梁是交通系统的重要组成部分
-14-高斯金字塔下采样的主要目的是为了从金字塔的第层生成第层（我们将第层表示为），我们首先使用高斯内核对进行卷积，然后删除所有偶数行和偶数列，获得新图像，重复以上过程，得到需要的裂缝图像。如上所述，可以通过对输入图像执行操作来产生整个金字塔。高斯金字塔的原理是通过高斯平滑和子采样获得下采样图像，这意味着第层高斯金字塔可以通过平滑和子采样获得层高斯图像。对高斯金字塔进行下采样的过程是：（1）对图像进行高斯内核卷积；14641416241646243624641624164146412561（2.1）（2）将所有的偶数行与偶数列删除，得到第层的图像，相比于第层图像，其行与列的尺度都为第层图像的1/2。（3）重复进行以上步骤，得到所需要的全部图像。如图2.1、2.2所示分别为图像分层图以及图像金字塔图。图2.1图像分层图Fig.2.1Imagelayeringii+1i+1+1iGiG0Gii+1iGi+1i+1Gii
-15-图2.2图像金字塔图Fig.2.2Imagepyramid通过以上步骤，可以得到不同尺寸的桥梁裂缝图像。按图像尺寸的大小，从小到大堆叠，这就构成了类似金字塔形状的裂缝图像集，这也是之所以称之为图像金字塔的原因。本文对裂缝图像进行两次下采样操作得到图像，将其作为上采样的原始图像，通过上采样操作恢复下采样得到的裂缝图像。使其与下采样之前的裂缝图像尺寸相同。利用拉普拉斯金字塔对裂缝图像进行上采样的方法类似于高斯金字塔下采样，只是将高斯金字塔中的删除偶数行与偶数列更改为在待上采样图像基础上扩大为原来的两倍，新增的行与列以0填充[14]。再使用与之前相同的高斯内核乘以4与放大后的裂缝图像进行卷积，使新增像素的值变成近似值。重复以上步骤，就可以得到恢复为原尺寸大小的图像。该过程即为拉普拉斯上采样操作。下式是拉普拉斯金字塔的数学定义：551)(×+=iiiGUPGL（2.2）式中：表示为第i层的裂缝图像，上采样的符号为UP，意为将源裂缝图像中位置为(x,y)的像素映射到目标裂缝图像的(2x+1,2y+1)位置。符号代表卷积，表示高斯内核。我们可以将该表达式理解成，拉普拉斯金字塔就是通过将源裂缝图像减去先缩小后放大后的图像的操作，最后得到一系列裂缝图像构成21,GG′′21,GGiG55×
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构森林边缘检测与渗流模型相结合的混凝土表面裂缝检测[J]. 瞿中,鞠芳蓉,陈思琪. 计算机科学. 2018(11)
[2]路面检测技术综述[J]. 马建,赵祥模,贺拴海,宋宏勋,赵煜,宋焕生,程磊,王建锋,袁卓亚,黄福伟,张健,杨澜. 交通运输工程学报. 2017(05)
[3]图像融合方法概述[J]. 陈新亮. 科技创新导报. 2017(02)
[4]一种基于改进渗流模型的混凝土表面裂缝快速检测算法[J]. 瞿中,郭阳,鞠芳蓉. 计算机科学. 2017(01)
[5]基于图像增强的双阈值二值化算法[J]. 胡笑莉,仲思东. 电光与控制. 2017(05)
[6]“十三五”末全国高速公路通车里程将超16万km[J]. 蓝兰. 工程机械文摘. 2016(02)
[7]图像融合研究综述[J]. 朱炼,孙枫,夏芳莉,韩瑜. 传感器与微系统. 2014(02)
[8]Hu不变矩的构造与推广[J]. 张伟,何金国. 计算机应用. 2010(09)
[9]用Roberts算子进行边缘处理[J]. 王冰. 甘肃科技. 2008(10)
[10]基于小波图像金字塔的SSDA快速模板匹配算法[J]. 刘国权,李守轩. 科技广场. 2007(11)
硕士论文
[1]基于无人飞机成像的桥梁裂缝形状和宽度识别研究[D]. 彭雄.湖南科技大学 2017
[2]改进渗流模型的混凝土路面图像裂缝检测算法研究[D]. 郭阳.重庆邮电大学 2016
[3]基于图像处理的混凝土桥梁底面裂缝检测方法的研究[D]. 张国旗.北京交通大学 2010
[4]混凝土箱梁裂缝成因分析[D]. 杨志强.西南交通大学 2005
本文编号：2980649
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全国高速公路网Fig.0.1Nationalhighwaynetwork在公路建设项目，桥梁是交通系统的重要组成部分
-14-高斯金字塔下采样的主要目的是为了从金字塔的第层生成第层（我们将第层表示为），我们首先使用高斯内核对进行卷积，然后删除所有偶数行和偶数列，获得新图像，重复以上过程，得到需要的裂缝图像。如上所述，可以通过对输入图像执行操作来产生整个金字塔。高斯金字塔的原理是通过高斯平滑和子采样获得下采样图像，这意味着第层高斯金字塔可以通过平滑和子采样获得层高斯图像。对高斯金字塔进行下采样的过程是：（1）对图像进行高斯内核卷积；14641416241646243624641624164146412561（2.1）（2）将所有的偶数行与偶数列删除，得到第层的图像，相比于第层图像，其行与列的尺度都为第层图像的1/2。（3）重复进行以上步骤，得到所需要的全部图像。如图2.1、2.2所示分别为图像分层图以及图像金字塔图。图2.1图像分层图Fig.2.1Imagelayeringii+1i+1+1iGiG0Gii+1iGi+1i+1Gii
-15-图2.2图像金字塔图Fig.2.2Imagepyramid通过以上步骤，可以得到不同尺寸的桥梁裂缝图像。按图像尺寸的大小，从小到大堆叠，这就构成了类似金字塔形状的裂缝图像集，这也是之所以称之为图像金字塔的原因。本文对裂缝图像进行两次下采样操作得到图像，将其作为上采样的原始图像，通过上采样操作恢复下采样得到的裂缝图像。使其与下采样之前的裂缝图像尺寸相同。利用拉普拉斯金字塔对裂缝图像进行上采样的方法类似于高斯金字塔下采样，只是将高斯金字塔中的删除偶数行与偶数列更改为在待上采样图像基础上扩大为原来的两倍，新增的行与列以0填充[14]。再使用与之前相同的高斯内核乘以4与放大后的裂缝图像进行卷积，使新增像素的值变成近似值。重复以上步骤，就可以得到恢复为原尺寸大小的图像。该过程即为拉普拉斯上采样操作。下式是拉普拉斯金字塔的数学定义：551)(×+=iiiGUPGL（2.2）式中：表示为第i层的裂缝图像，上采样的符号为UP，意为将源裂缝图像中位置为(x,y)的像素映射到目标裂缝图像的(2x+1,2y+1)位置。符号代表卷积，表示高斯内核。我们可以将该表达式理解成，拉普拉斯金字塔就是通过将源裂缝图像减去先缩小后放大后的图像的操作，最后得到一系列裂缝图像构成21,GG′′21,GGiG55×
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构森林边缘检测与渗流模型相结合的混凝土表面裂缝检测[J]. 瞿中,鞠芳蓉,陈思琪. 计算机科学. 2018(11)
[2]路面检测技术综述[J]. 马建,赵祥模,贺拴海,宋宏勋,赵煜,宋焕生,程磊,王建锋,袁卓亚,黄福伟,张健,杨澜. 交通运输工程学报. 2017(05)
[3]图像融合方法概述[J]. 陈新亮. 科技创新导报. 2017(02)
[4]一种基于改进渗流模型的混凝土表面裂缝快速检测算法[J]. 瞿中,郭阳,鞠芳蓉. 计算机科学. 2017(01)
[5]基于图像增强的双阈值二值化算法[J]. 胡笑莉,仲思东. 电光与控制. 2017(05)
[6]“十三五”末全国高速公路通车里程将超16万km[J]. 蓝兰. 工程机械文摘. 2016(02)
[7]图像融合研究综述[J]. 朱炼,孙枫,夏芳莉,韩瑜. 传感器与微系统. 2014(02)
[8]Hu不变矩的构造与推广[J]. 张伟,何金国. 计算机应用. 2010(09)
[9]用Roberts算子进行边缘处理[J]. 王冰. 甘肃科技. 2008(10)
[10]基于小波图像金字塔的SSDA快速模板匹配算法[J]. 刘国权,李守轩. 科技广场. 2007(11)
硕士论文
[1]基于无人飞机成像的桥梁裂缝形状和宽度识别研究[D]. 彭雄.湖南科技大学 2017
[2]改进渗流模型的混凝土路面图像裂缝检测算法研究[D]. 郭阳.重庆邮电大学 2016
[3]基于图像处理的混凝土桥梁底面裂缝检测方法的研究[D]. 张国旗.北京交通大学 2010
[4]混凝土箱梁裂缝成因分析[D]. 杨志强.西南交通大学 2005
本文编号：2980649
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