车载路面裂纹检测系统图像标定与裂纹辨识方法研究

发布时间：2017-07-06 14:23

  本文关键词：车载路面裂纹检测系统图像标定与裂纹辨识方法研究

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【摘要】：随着我国经济的高速发展,公路交通在国民经济中扮演着越来越重要的角色。在我国公路建设高速发展之际,公路的养护与管理技术也应该得到相应发展。路面裂纹是影响公路路面质量好坏的重要因素之一,是公路路面大部分病害的初期表现形式,直接影响着行车安全和公路的使用寿命。因此,及早的检测出公路路面裂纹并及时的对路面裂纹进行维护可以有效的避免裂纹的进一步发展并保持汽车在公路路面行驶的平顺性。研究车载公路路面裂纹的检测系统对保障公路路面承载能力、提高车辆的行驶安全、减少道路交通事故等具有重要的意义。针对目前公路路面裂纹检测的研究现状,本文对车载路面裂纹检测系统图像标定与裂纹辨识方法进行了研究。为了准确、清晰地获取路面的裂纹信息,研究了车载路面裂纹图像的采集系统。由于车载路面裂纹采集系统获得的裂纹图像是以像素为单位,并不能直接得到路面裂纹的真实尺寸,因此对路面裂纹图像的标定及裂纹真实尺寸的精确重建进行了研究。首先,将二维靶标板放在水平路面上,通过车载路面裂纹采集系统获取靶标板图像;然后,提出了一种二维靶标的特征点排序方法,提高了标定过程中靶标特征点的识别效率;再次,通过靶标板特征点图像坐标与世界真实坐标的对应关系求取转换矩阵;最后,根据路面裂纹图像中裂纹区域的图像坐标及求得的转换矩阵获得路面裂纹的世界坐标,实现图像裂纹真实尺寸的重建。在车载路面裂纹采集系统拍摄裂纹图像时,由于受到光照、机械振动等噪声的干扰,因此需要对路面裂纹图像进行预处理。首先,采用了线性滤波和中值滤波对图像进行滤波处理,并对两种滤波方法的效果进行了比较;然后,运用直方图均衡化和灰度变换对裂纹图像进行灰度增强处理,得到了图像背景与裂纹区域对比度较高的路面裂纹图像。为了对图像中的裂纹区域做进一步的辨识及信息统计,首先,运用最大类间方差法对路面裂纹图像进行二值化分割;然后,将二值化图像进行腐蚀膨胀处理,并对二值图像内各连通区域面积大小及各连通区域外接矩形宽高比与设定阈值相比较的方法对裂纹区域进行判定,辨识了二值图像中的裂纹区域;最后,采用Hilditch细化算法和快速并行细化算法对图像中的裂纹区域进行细化处理,获取了图像中的裂纹骨架,并根据标定结果和裂纹骨架在图像坐标系的投影特征,重建了在世界坐标系中真实尺度的裂纹,提出了评价网状裂纹密度的计算公式,实现了路面裂纹的分类及统计信息的计算。
【关键词】：车载检测系统 路面裂纹 裂纹图像标定 路面裂纹辨识
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U418.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文研究的背景和意义9-10
• 1.2 车载公路路面裂纹检测技术的国内外研究现状10-13
• 1.2.1 车载公路路面裂纹检测技术的国外研究现状10-11
• 1.2.2 车载公路路面裂纹检测技术的国内研究现状11-13
• 1.3 论文主要研究内容13-15
• 第2章 车载路面裂纹检测系统设计及裂纹图像标定方法的研究15-31
• 2.1 车载路面裂纹检测系统的总体设计方案15-17
• 2.1.1 车载路面裂纹检测系统的硬件设计15-16
• 2.1.2 车载路面裂纹检测系统的软件设计16-17
• 2.2 路面裂纹图像标定方法的研究17-30
• 2.2.1 路面裂纹图像转换矩阵的标定17-22
• 2.2.2 标定靶标特征点的识别方法22-25
• 2.2.3 标定靶标板图像特征点的排序方法25-28
• 2.2.4 基于图像的路面裂纹坐标重建方法28-29
• 2.2.5 基于图像的路面裂纹坐标重建误差评价29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 路面裂纹图像预处理方法的研究31-43
• 3.1 路面裂纹图像滤波方法的研究31-34
• 3.1.1 路面裂纹图像的线性滤波31-32
• 3.1.2 路面裂纹图像的中值滤波32-34
• 3.2 路面裂纹图像灰度增强方法的研究34-42
• 3.2.1 路面裂纹图像的直方图均衡化35-36
• 3.2.2 路面裂纹图像的灰度变换36-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 路面裂纹辨识与信息统计方法的研究43-67
• 4.1 路面裂纹图像的最大类间方差分割43-46
• 4.2 路面裂纹图像的裂纹区域辨识46-56
• 4.2.1 路面裂纹图像的膨胀46-48
• 4.2.2 路面裂纹图像的腐蚀48-51
• 4.2.3 路面裂纹图像裂纹区域的判定51-56
• 4.3 路面裂纹图像的细化处理56-61
• 4.3.1 路面二值图像裂纹区域的Hilditch细化算法57-59
• 4.3.2 路面二值图像裂纹区域的快速并行细化算法59-61
• 4.4 路面裂纹的分类及尺度计算方法61-66
• 4.4.1 路面裂纹的分类方法61-63
• 4.4.2 路面裂纹图像的裂纹骨架真实坐标的重建63-64
• 4.4.3 横向和纵向裂纹的长度计算64-65
• 4.4.4 网状裂纹的面积及裂纹密度计算65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 5.1 论文总结67
• 5.2 论文展望67-69
• 参考文献69-73
• 作者简介及科研成果73-75
• 致谢75

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本文编号：526576