申请/专利权人：武汉工程大学

申请日：2019-11-13

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN111008956B

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00;G06T3/4038;G06T7/60

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2020.05.08#实质审查的生效;2020.04.14#公开

摘要：本发明涉及一种基于图像处理的梁底裂纹检测方法、系统、装置和介质，方法包括获取桥梁底面的多个原始裂纹图像，并对所有原始裂纹图像进行预处理，得到多个处理裂纹图像；从所有处理裂纹图像中获取多个待拼接裂纹图像，基于SURF图像处理方法，将所有待拼接裂纹图像进行拼接，得到待检测裂纹图像；获取预设的神经网络裂纹检测模型，并利用所述神经网络裂纹检测模型对所述待检测裂纹图像进行检测，得到目标裂纹图像；对所述目标裂纹图像进行分析，得到裂纹检测数据。本发明能避免图像拍摄距离对梁底裂纹识别和检测的影响，提高裂纹检测精度，能够避免微小裂纹的图像被当做噪声过滤掉，极其适用于微小裂纹的检测。

主权项：1.一种基于图像处理的梁底裂纹检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取桥梁底面的多个原始裂纹图像，并对所有原始裂纹图像进行预处理，得到多个处理裂纹图像；步骤2：从所有处理裂纹图像中获取多个待拼接裂纹图像，基于SURF图像处理方法，将所有待拼接裂纹图像进行拼接，得到待检测裂纹图像；步骤3：获取预设的神经网络裂纹检测模型，并利用所述神经网络裂纹检测模型对所述待检测裂纹图像进行检测，得到目标裂纹图像；步骤4：对所述目标裂纹图像进行分析，得到裂纹检测数据；其中，所述步骤1具体包括：步骤1.1：利用无人机遥感在多个拍摄角度和或多个拍摄距离拍摄所述桥梁底面的裂纹，得到多个原始裂纹图像；步骤1.2：按照预设标准尺寸，将每个原始裂纹图像的图像尺寸分别进行标准化处理，得到每个原始裂纹图像一一对应的中间裂纹图像；步骤1.3：按照预设筛选标准，对所有中间裂纹图像进行筛选，得到多个处理裂纹图像；所述步骤2具体包括：步骤2.0：从所有处理裂纹图像中获取多个待拼接裂纹图像；步骤2.1：从所有待拼接裂纹图像中选取任一个待拼接裂纹图像，基于SURF图像处理方法，对选取的一个待拼接裂纹图像构建黑塞矩阵，并根据所述黑塞矩阵得到选取的一个待拼接裂纹图像中的兴趣点集合；步骤2.2：对选取的一个待拼接裂纹图像构建尺度空间，并利用所述尺度空间对所述兴趣点集合进行定位，得到选取的一个待拼接裂纹图像的关键点集合；步骤2.3：对选取的一个待拼接裂纹图像的所述关键点集合进行过滤，得到选取的一个待拼接裂纹图像的特征点集合；步骤2.4：计算所述特征点集合中每个特征点在圆形邻域内一一对应的Harr小波特征，根据每个Harr小波特征确定选取的一个待拼接裂纹图像中每个特征点一一对应的特征点主方向；步骤2.5：根据选取的一个待拼接裂纹图像的特征点集合和所有特征点的特征点主方向，生成选取的一个待拼接裂纹图像的特征描述子；步骤2.6：遍历所有待拼接裂纹图像中的每个待拼接裂纹图像，按照所述步骤2.1至所述步骤2.5的方法，得到每个待拼接裂纹图像一一对应的特征描述子；步骤2.7：从所有待拼接裂纹图像中选取任意两个待拼接裂纹图像，根据选取的两个待拼接裂纹图像的特征描述子，获取选取的两个待拼接裂纹图像之间的匹配点集；并利用FindHomography函数，根据选取的两个待拼接裂纹图像之间的匹配点集，计算得到选取的两个待拼接裂纹图像之间的变换矩阵；步骤2.8：根据选取的两个待拼接裂纹图像之间的变换矩阵，对选取的两个待拼接图像进行拼接，得到选取的两个待拼接裂纹图像所对应的已拼接裂纹图像；步骤2.9：遍历所有待拼接裂纹图像中每两个待拼接裂纹图像，按照所述步骤2.7至所述步骤2.8的方法，得到每两个待拼接裂纹图像所对应的已拼接裂纹图像，并根据所有已拼接裂纹图像得到所述待检测裂纹图像；在所述步骤3中，获取预设的所述神经网络裂纹检测模型的具体步骤包括：步骤3.1：获取数据集，按照预设划分比例将所述数据集划分训练集、测试集和验证集；步骤3.2：构建特征金字塔网络训练模型，利用所述训练集对所述特征金字塔网络训练模型进行训练，并利用所述验证集对所述特征金字塔网络训练模型进行参数调优，得到所述神经网络裂纹检测模型；步骤3.3：按照预设的评估指标，利用所述测试集对所述神经网络裂纹检测模型进行评估，若评估通过，则利用所述神经网络裂纹检测模型对所述待检测裂纹图像进行检测，若评估不通过，则返回所述步骤3.2；其中，所述评估指标包括所述神经网络裂纹检测模型的交叉熵损失，以及所述测试集的平均交联、第一准确率指标和第二准确率指标；计算所述交叉熵损失的具体公式为：LossW,w,h＝argmin[λsideW,w+λfuseW,w,h]；其中，LossW,w,h为所述神经网络裂纹检测模型的所述交叉熵损失的函数，W为所述神经网络裂纹检测模型的网络参数，w为所述神经网络裂纹检测模型中的边网权重，h为所述神经网络裂纹检测模型中的融合权重，λfuseW,w,h为融合层的损失函数，λsideW,w为边网的损失函数，argg为自变量函数；计算所述测试集中第i个测试图像的交联的具体公式为： 则计算所述测试集的所述平均交联的具体公式为： 其中，AIUi为所述测试集中第i个测试图像的交联，AIU为所述测试集的平均交联，m为所述测试集中的测试图像的总数，t为像素阈值，tj为像素阈值所划分的第j个像素阈值，Nt为像素阈值所划分的阈值个数，对于第j个像素阈值tj，和分别为在该像素阈值tj下，所述测试集中第i个测试图像的预测结果中所包含的像素数和真实结果中所包含的像素数，为在该像素阈值tj下，所述测试集中第i个测试图像的预测结果与真实结果之间重叠的像素数；计算所述测试集在像素阈值tj下的最优准确率的具体公式为： 其中，为所述测试集中所有测试图像在像素阈值tj下的最优准确率，和分别为所述测试集中第i个测试图像在像素阈值tj下的准确率、查准率和查全率；则计算所述测试集的所述第一准确率指标的具体公式为： 其中，ODS为所述测试集在所有像素阈值下的所述第一准确率指标；则计算所述测试集的所述第二准确率指标的具体公式为： 其中，tp为根据所述第一准确率指标ODS得到的最优像素阈值，OIS为所述测试集在所述最优像素阈值下的第二准确率指标，和为所述测试集中所有图像在所述最优像素阈值tp下的最优准确率均值、查准率均值和查全率均值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 武汉工程大学 基于图像处理的梁底裂纹检测方法、系统、装置及介质

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