结构表观病害检测数据标准化批处理方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术涉及一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法、系统及介质，基于人工检测采集的结构病害数据，对标准图像进行网格式栅格化的划分，之后按照位图图像格式标准进行批量导出，形成病害标准图；基于所述的病害标准图，依次使用图像灰度化、图像二值化和连通域查找方法，得到图像中包含的多个连通域，对每个连通域通过图像细化，提取其骨架，从而得到连通域的完整特征，通过连通域判定方法，进行病害信息化和分类，得到可供计算机快速分析处理的标准化数据，进行病害数据分析。与现有技术相比，本发明专利技术实现了快速化和标准化的人工检测病害大数据处理整理，为相关研究和针对性指导桥梁养护提供了行之有效的基础数据处理方法。梁养护提供了行之有效的基础数据处理方法。梁养护提供了行之有效的基础数据处理方法。

【技术实现步骤摘要】
结构表观病害检测数据标准化批处理方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及结构病害检测领域，尤其是涉及一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]人工检测是在役桥梁管理维护中主要的工作任务之一，通过人工目测或量测形成的各类病害检测数据是指导桥梁运维决策关键基础数据。然而，因缺少对人工检测病害数据的标准化快速批处理方法，该类数据往往未能得到充分挖掘和利用，呈现出数据处理难度大、成本高、时效性弱等问题，难以支撑实桥管养和相关研究需要。
[0003]CN101894328A公开了一种基于CAD的桥梁病害管理系统及桥梁病害管理维护方法，该系统利用CAD相关技术来记录和处理桥梁构件中的病害，包括桥梁系统的检查以及对错误的记录、对桥梁的评估预测功能、以及对病害的维护等功能。该技术方案虽然使桥梁管养单位对桥梁的病害的检查和维护工作变得更加方便，但该技术方案仍然无法给予面对人工检测采集的海量原始病害数据时如何实现充分挖掘和利用的启示。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，实现了快速化和标准化的人工检测病害大数据处理整理，为相关研究和针对性指导桥梁养护提供了行之有效的基础数据处理方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本申请的第一个目的是保护一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，包括以下步骤：
[0007]S1：由基于人工检测采集的结构病害数据，进行网格式栅格化的划分，之后按照位图图像格式标准进行批量导出，形成病害标准图；
[0008]S2：基于所述的病害标准图，依次使用图像灰度化、图像二值化和连通域查找方法进行处理，得到图像中包含的多个连通域，对每个连通域通过图像细化，进一步提取其骨架，从而得到连通域的完整特征，通过连通域判定方法，进行病害信息化和分类，得到可供计算机快速分析处理的标准化数据；
[0009]S3：根据网格标签输出可供计算机快速分析处理的标准化数据，进行病害数据分析。
[0010]进一步地，由基于人工检测采集的结构病害数据，以具体结构中的特定点为边界，对标准图像进行网格式栅格化的划分。
[0011]进一步地，由基于人工检测采集的结构病害数据生成病害分布CAD图，之后再进行网格式栅格化的划分。
[0012]进一步地，所述病害标准图包含以编码形式标识的表观特征和位置特征，还包括以特定字段标识的病害描述。
[0013]进一步地，所述病害标准图中包括初级网格划分和次级网格划分，所述次级网格划分基于初级网格划分得到的单个网格进行次级划分，通过多级的网格划分实现病害定位和分类。
[0014]进一步地，所述图像灰度化过程中，按式(1)对原始彩色图像的RGB三分量进行加权平均，以此到灰度图像：
[0015]Gray(i,j)＝0.299
×
R(i,j)+0.578
×
G(i,j)+0.114
×
B(i,j)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0016]其中(i，j)为特定像素。
[0017]进一步地，所述图像二值化过程中采用最大类间差分法进行灰度图像的二值化，其中按照图像灰度特性，通过求取前景和背景之间的类间方差函数，通过取最大值的方法进行前景背景分割，从而在全局阈值场景下进行图像二值化。
[0018]进一步地，所述连通域查找的过程中，采用二值图像连通区域标记方法，得到具有不同标签的连通域：
[0019]设阵列X0为与数字图像A大小相同，且满足在A的前景像素点记1，背景像素点记0的阵列，进行式(2)的迭代，从而提取到各个连通域：
[0020][0021]式中，表示结构元B对X
k
‑1的膨胀运算，定义如式(15)；
[0022][0023]式中，通过结构元B沿数字图像A进行按行按列滑动，每次提取B所在区域的最大值，即作为该点的运算结果。这里的图像处理是逐个像素进行处理，结构元B一般是3x3或5x5的一个区域，其正中间即与这个所要处理的【像素】重叠。【该点】就是正在处理的这个像素。
[0024]进一步地，所述对每个连通域通过图像细化过程中：
[0025]以结构元B对数字图像A的细化运算定义为式(16)；
[0026][0027]式中，A#B为结构元B对A的击中击不中运算，定义如式(17)；
[0028][0029]式中，为结构元B1对A的腐蚀运算，为结构元B2对Ac的腐蚀运算，定义如式(18)，Ac为将A的前景和背景进行互换；
[0030][0031]式中，通过结构元B沿数字图像A进行按行按列滑动，每次提取B所在区域的最小值，即作为该点的运算结果。
[0032]进一步地，所述结构表观病害为桥梁病害，所述连通域判定方法包括以下步骤：
[0033]1)连通域属性提取：通过SAUF算法获取连通域本身属性信息，加上细化运算获取连通域骨架，共获得数据包括长度l、面积a、平均宽度w＝a/l、形心横坐标x
w
、形心纵坐标y
w
，左上角点横坐标x1，左上角点纵坐标y1，右下角点横坐标x2，右下角点纵坐标y2；
[0034]2)吊杆区域判定：通过文件名获取吊杆分布参数，得到吊杆起始编号h
start
，结束编
号h
end
；
[0035]3)横隔板区域判定：通过图纸获取相应吊杆区间范围内的横隔板间距参数，得到横隔板起始编号d
start
，结束编号d
end
；
[0036]4)加劲肋区域判定：通过图纸获取相应吊杆区间范围内的加劲肋间距参数，得到加劲肋起始编号r
start
，结束编号r
end
；
[0037]5)病害大类划分：以连通域的长宽比作为大类划分的依据，若长宽比不小于3，表示区域呈线状，划分为L类，否则表示区域呈面状，划分为A类；
[0038]6)病害细类划分：对于A类病害，判断横隔板起止编号之差，若差不小于2，则病害穿过横隔板，细类为A
‑
1，否则病害不穿过横隔板，为A
‑
2，对于L类病害，首先通过像素取值运算I(x,y)，获取左上角点、形心点、右下角点的像素值，若值大于零则表示该点存在病害点，定义病害为直线型，否则定义为曲线型；然后判断横隔板起止编号之差，若差不小于2则病害穿过横隔板，否则病害不穿过横隔板；最后判断上下角点连线的斜率，若超过tan(65
°
)，则定义病害为纵桥向，否则定义为横桥向。
[0039]本申请的第二个目的是保护一种结构表观病害人工检测数据标准化批处理系统，包括：
[0040]存储模块，存储有上述的结构表观病害检测数据标准化批处理方法对应的可执行程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于人工检测采集的结构病害图像数据，进行网格式栅格化的划分，之后按照位图图像格式标准进行批量导出，形成病害标准图；S2：基于所述的病害标准图，依次使用图像灰度化、图像二值化和连通域查找方法进行处理，得到图像中包含的多个连通域，对每个连通域通过图像细化，进一步提取其骨架，从而得到连通域的完整特征，通过连通域判定方法，进行病害信息化和分类，得到可供计算机快速分析处理的标准化数据；S3：根据网格标签输出可供计算机快速分析处理的标准化数据，进行病害数据分析。2.根据权利要求1所述的一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，所述病害标准图包含以编码形式标识的表观特征信息和位置特征信息，还包括以特定字段标识的病害描述信息。3.根据权利要求1所述的一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，所述病害标准图中包括初级网格划分和次级网格划分，所述次级网格划分基于初级网格划分得到的单个网格进行次级划分，通过多级的网格划分实现病害定位和分类。4.根据权利要求1所述的一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，所述图像灰度化过程中，按式(1)对原始彩色图像的RGB三分量进行加权平均，以此到灰度图像：Gray(i,j)＝0.299
×
R(i,j)+0.578
×
G(i,j)+0.114
×
B(i,j)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中(i，j)为特定像素。5.根据权利要求1所述的一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，所述图像二值化过程中采用最大类间差分法进行灰度图像的二值化，其中按照图像灰度特性，通过求取前景和背景之间的类间方差函数，通过取最大值的方法进行前景背景分割，从而在全局阈值场景下进行图像二值化。6.根据权利要求1所述的一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，所述连通域查找的过程中，采用二值图像连通区域标记方法，得到具有不同标签的连通域：设阵列X0为与数字图像A大小相同，且满足在A的前景像素点记1，背景像素点记0的阵列，进行式(2)的迭代，从而提取到各个连通域：式中，表示结构元B对X
k
‑1的膨胀运算，定义如式(15)；式中，通过结构元B沿数字图像A进行按行按列滑动，每次提取B所在区域的最大值，即作为选中像素点的运算结果。7.根据权利要求6所述的一种结构表观病害检测数据标准化批处理方法，其特征在于，所述对每个连通域通过图像细化过程中：以结构元B对数字图像A的细化运算定义为式(16)；式中，A#B为结构元B对A的击中击不中运算，定义如式(17)；
式中，为结构元B1对A的腐蚀运算，为结构元B2对A
c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董一庆，潘玥，王达磊，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：