一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取方法，具体包括如下步骤：将采集到的路面三维图像数据存入图像数据矩阵Am×n中，首先用斜率渐变的断点插值算法对矩阵Am×n进行预处理，得到处理后的数据矩阵A'm×n；然后对预处理后的路面数据矩阵A'm×n进行双向标准差滤波处理，得到滤波后的路面三维图像数据矩阵A″m×n；之后提取图像数据矩阵A″m×n的每行数据，分别进行smooth平滑和曲线拟合处理，根据平滑曲线和拟合曲线提取出路面裂缝的轮廓线，从而提取出裂缝。本发明专利技术算法复杂度低、运行时间短，无需人工参与，与根据傅里叶滤波提出的对基线进行改进的算法相比，该算法得到的基准线是连续光滑的，更能方便之后对裂缝的处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于道路工程领域，具体涉及一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法。
技术介绍
裂缝是路面各类破损中最常见、最易发生和最早期产生的病害之一，一般分为横向裂缝，纵向裂缝和网状裂缝。初期的裂缝对路面的使用性能无明显影响，但它伴随着道路的整个使用期，如果处理不及时，环境因素的影响以及大量行车载荷反复作用下，裂缝也会随之逐渐加重。路面出现裂缝不但影响道路美观和行车的舒适性，而且容易扩展造成路面的结构性破坏，缩短路面的使用寿命，甚至会很大程度上影响行车的安全性。因此，如何对裂缝进行实时、准确和高效的检测，成为公路管理养护部门十分关注的问题。在以往的裂缝检测，主要是靠人工对道路情况进行测量和评定，这种人工检测方法耗时长、成本高且准确性低等缺点。而半自动检测法虽然在一定程度上对前者进行了改进，但是仍然存在检测人工成本高、检测结果准确率低的问题。另外，基于路面基线的处理算法中，现有技术中提出的基于傅里叶滤波提出的基线改进算法，提取出的路面基准线是断裂的，无法形成连续的基准曲线，使得提取出的裂缝不够完善，不够精准。
技术实现思路
为了解决现有检测技术检测成本高、耗时长和检测结果准确性低的问题以及现有技术中的基于傅里叶滤波提出的基线改进算法，提取出的路面基准线是断裂的，无法形成连续的基准曲线，使得提取出的裂缝不够完善，不够精准的问题，本专利技术采用以下技术方案予以解决：一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法，包括：步骤1，读取路面三维图像数据矩阵Am×n；步骤2：对路面三维图像数据矩阵进行预处理，得到预处理后三维图像数据矩阵A'm×n；步骤3：对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理，得到去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n；步骤4：提取去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据，分别进行smooth平滑处理和曲线拟合处理，得到平滑曲线和拟合曲线；根据得到的平滑曲线和拟合曲线提取基准线，即为路面的横断面轮廓线，将每一行的数据处理后，最终提取出完整的路面裂缝。其中,所述步骤2对路面三维数据矩阵Am×n进行预处理的具体包括如下步骤：步骤21：找出路面三维数据矩阵Am×n中每一行数据的断裂区域；对于每一行执行步骤22；步骤22：建立该行数据对应的坐标系，横坐标为该行中数据的列号，纵坐标为每个列号对应的数据；将该行中断裂区域两侧的数据坐标列号分别标记为x1和xn；x1和xn在坐标系中对应的纵坐标值为g(x1)和g(xn)；计算x1和xn点在坐标系中的斜率g'(x1)和g'(xn)以及x1到xn之间坐标值的平均斜率g'(x)；最后分别计算斜率g'(x1)和g'(xn)与平均斜率g'(x)的距离d'x和t'x，计算公式如下所示： g ′ ( x ) = ( g ( x n ) - g ( x 1 ) ) / ( x n - x 1 ) d ′ x = g ′ ( x 1 ) - g ′ ( x ) t ′ x = g ′ ( x n ) - g ′ ( x ) - - - ( 1 ) ; ]]>步骤23：横坐标为该行数据断裂区域的列号，纵坐标为该断裂区域内每个列号对应的数据在步骤22建立的坐标系中的斜率；利用式(2)、(3)计算得到x1之后的第一个点x2的坐标； x c = x 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法，包括：步骤1，读取路面三维图像数据矩阵Am×n；其特征在于，还包括以下步骤：步骤2：对路面三维图像数据矩阵进行预处理，得到预处理后三维图像数据矩阵A'm×n；步骤3：对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理，得到去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n；步骤4：提取去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据，分别进行smooth平滑处理和曲线拟合处理，得到平滑曲线和拟合曲线；根据得到的平滑曲线和拟合曲线提取基准线，即为路面的横断面轮廓线，将每一行的数据处理后，最终提取出完整的路面裂缝。

【技术特征摘要】
1.一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法，包括：步骤1，读取路面三维图像数据矩阵Am×n；其特征在于，还包括以下步骤：步骤2：对路面三维图像数据矩阵进行预处理，得到预处理后三维图像数据矩阵A'm×n；步骤3：对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理，得到去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n；步骤4：提取去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据，分别进行smooth平滑处理和曲线拟合处理，得到平滑曲线和拟合曲线；根据得到的平滑曲线和拟合曲线提取基准线，即为路面的横断面轮廓线，将每一行的数据处理后，最终提取出完整的路面裂缝。2.如权利要求1所述的一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法，其特征在于，所述步骤2对路面三维数据矩阵Am×n进行预处理的具体包括如下步骤：步骤21：找出路面三维数据矩阵Am×n中每一行数据的断裂区域；对于每一行执行步骤22；步骤22：建立该行数据对应的坐标系，横坐标为该行中数据的列号，纵坐标为每个列号对应的数据；将该行中断裂区域两侧的数据坐标列号分别标记为x1和xn；x1和xn在坐标系中对应的纵坐标值为g(x1)和g(xn)；计算x1和xn点在坐标系中的斜率g'(x1)和g'(xn)以及x1到xn之间坐标值的平均斜率g'(x)；最后分别计算斜率g'(x1)和g'(xn)与平均斜率g'(x)的距离d'x和t'x，计算公式如下所示： g ′ ( x ) = g ( ( x n ) - g ( x 1 ) ) ( x n - x 1 ) d ′ x = g ′ ( x 1 ) - g ′ ( x ) t ′ x = g ′ ( x n ) - g ′ ( x ) - - - ( 1 ) ; ]]>步骤23：建立新的坐标系，横坐标为该行数据断裂区域的列号，纵坐标为该断裂区域内每个列号对应的数据在步骤22建立的坐标系中的斜率；利用式(2)、(3)计算得到x1之后的第一个点x2的坐标； x c = x n d ′ x + x 1 ( t ′ x + d ′ x 2 + t ′ x 2 2 ) d ′ x + t ′ x + 2 d ′ x 2 + t ′ x 2 2 - - - ( 2 ) ]]> g ( x 2 ) = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，沙爱民，孙朝云，邵娜娜，闫帅，郝雪丽，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61