一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统技术方案

本发明专利技术涉及图像数据处理技术领域，提出了一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，包括：获取道路灰度图；通过梯度算子获取像素点的梯度幅值，根据梯度幅值进行聚类得到若干簇类，得到簇类的相似度将灰度直方图分为若干灰度级；根据灰度级将道路灰度图进行划分，区域生长得到生长区域；根据生长区域得到像素点为裂纹区域的可能性；获得每个生长区域的第一延伸区域和第二延伸区域，根据第一延伸区域和第二延伸区域得到像素点为裂纹的概率，根据像素点为裂纹的概率得到不同灰度级的拉伸强度并获得增强图像；根据增强图像判断路面为裂纹的区域，并对路面裂纹进行修复。本发明专利技术能够更精确的对裂纹区域进行更大程度的拉伸，使得裂纹区域更明显。区域更明显。区域更明显。

【技术实现步骤摘要】
一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统


[0001]本专利技术涉及图像数据处理
，具体涉及一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统。

技术介绍

[0002]良好的交通是一个城市快速发展的基础，随着城市中的车辆越来越多，对道路的建设质量要求也越来越高，需要能够经受住车辆的长时间碾压，并且能够到达使用年限的要求，因此若路面出现裂纹即影响美观也可能会导致危险，因此需要检测路面裂纹，提升行车安全，延长公路的使用时间。乳化高黏沥青是一种专门用于道路修复的涂层材料，它采用乳化高黏沥青为主要成分，并加入多种化学助剂、增粘剂及适量的填料进行调配。该材料具有卓越的抗水性和耐磨性能，能够有效抵御雨水、道路盐雾和车辆摩擦等外部因素的影响，延长道路使用寿命。并且具有优异的附着性能，能够牢固地附着在道路表面，形成均匀且密实的涂层，提高道路的稳定性和安全性。对路面危害最大的是病害是裂纹，当路面出现裂纹时，如果不及时的修复，会因为车辆的来回碾压导致路面断裂塌陷。因此需要及时的发现路面的裂纹病害，并使用乳化高黏沥青进行修补。
[0003]在现有技术中，一般对道路裂纹病害监测采用机器视觉的方法，通过采集路面的图像，然后对路面进行分割，获得裂纹区域，然后根据裂纹区域的大小来判断路面病害的等级。但是一般的路面都是沥青路面，在形成较小的裂纹时，与路面的区别度不大，无法准确的分割出路面的小裂纹，因此需要对采集得到的图像进行增强，使得裂纹区域更加凸显，进而能够准确的分割出裂纹区域，因此本专利技术通过对单个像素点的分析进行图像增强使裂纹区域更加明显。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，以解决直接分割无法精确分割的问题，所采用的技术方案具体如下：本专利技术一个实施例提供了一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，该系统包括：图像采集模块，获取道路灰度图及其灰度直方图；灰度级划分模块，根据梯度幅值对像素点进行聚类得到若干簇类，根据每个簇类像素点梯度幅值的差异和簇类中心的距离得到任意两个簇类的相似度，根据簇类的相似性对簇类进行迭代合并得到若干聚类簇，根据聚类簇的数量将灰度直方图分为若干灰度级；裂纹区域可能性获取模块，根据灰度级将道路灰度图进行划分，对于每个像素点在所在的灰度级内进行区域生长得到生长区域，将生长区域的像素点记为区域像素点，对生长区域进行主成分分析得到主成分直线以及参考线；根据生长区域内区域像素点数量、相邻像素点参考线长度得到像素点为裂纹区域的可能性；增强图像获取模块，获得每个生长区域的第一基准长度和第二基准长度，根据主
成分直线、第一基准长度和第二基准长度延伸得到第一延伸区域和第二延伸区域，根据第一延伸区域和第二延伸区域分别与生长区域的灰度值差异、像素点为裂纹区域的可能性以及延伸区域宽度变化得到像素点为裂纹的概率，根据像素点为裂纹的概率得到不同灰度级的拉伸强度，根据拉伸强度使用直方图均衡化得到增强图像；裂纹修补模块，根据增强图像使用阈值分割得到若干连通域，找到裂纹连通域面积判断路面是否要进行保养。
[0005]优选的，所述根据每个簇类像素点梯度幅值的差异和簇类中心的距离得到任意两个簇类的相似度的方法为：对于每个簇类，得到簇类所有像素点灰度值的累加和，对于任意两个簇类，令两个簇类所有像素点灰度值的累加和作差，得到差值的绝对值，将两个簇类的簇类中心求欧式距离，得到欧氏距离通过指数函数归一化，将差值的绝对值和欧氏距离归一化后的值线性归一化作为两个簇类的相似度。
[0006]优选的，所述根据簇类的相似性对簇类进行迭代合并得到若干聚类簇的方法为：设定预设合并阈值，将任意两个相似度大于预设合并阈值的簇类合并为一个簇类，并计算新的簇类与其余所有簇类的相似性，之后再进行合并，若同一个簇类与多个簇类之间的相似性都超过了合并阈值，那么选取最大相似性的两个簇类进行合并，继续合并直到所有簇类的相似性都不超过合并阈值时，停止迭代，此时就得到了若干聚类簇。
[0007]优选的，所述对生长区域进行主成分分析得到主成分直线以及参考线的方法为：对于生长区域使用主成分分析进行降维得到主成分方向，获得每个像素点垂直于主成分方向的直线在生长区域内的部分记为参考线。
[0008]优选的，所述根据生长区域内区域像素点数量、相邻像素点参考线长度得到像素点为裂纹区域的可能性的方法为：；式中，为第i个像素点对应的生长区域中区域像素点的数量，为图像像素点的总数量，为第i个像素点对应的生长区域获得的最小外接矩形的长，表示第i个像素点对应的生长区域的主成分直线中第j个区域像素点的参考线长度，表示第i个像素点对应的生长区域的主成分直线中第j+1个区域像素点的参考线长度，表示第i个像素点对应的生长区域的主成分直线中第j+2个区域像素点的参考线长度，为第i个像素点对应的生长区域的主成分直线上区域像素点的数量，表示第i个像素点为裂纹区域的可能性。
[0009]优选的，所述根据主成分直线、第一基准长度和第二基准长度延伸得到第一延伸区域和第二延伸区域的方法为：找到生长区域主成分方向上最两侧的像素点，得到所有垂直于主成分直线的参考线，在所有参考线中找到距离最右侧和最左侧像素点最近的参考线的长度，记长度为第一基准长度和第二基准长度，将主成分直线放在坐标系中分析此时的角度，若此时主成分直线在
‑
45度到45度间，此时向右侧和左侧延伸10行，若主成分直线在
‑
90度到
‑
45度或45度到90度时，此时向右侧和左侧延伸10列，获得最大参考线与第一参考基准长度和第二基准长度作差与两个参考线之间长度的比值，由此得到了每单位长度参考线的变化量，获得最左
侧和最右侧的像素点延伸10行或10列后的长度，将随着主成分直线延长的部分中，从端点延长的下一个像素点记为第一延长像素点，将第一延长像素点随着延长方向的下一个像素点记为第二延长像素点，依次类推，得到所有随着主成分直线延长的像素点，根据每单位长度参考线的变化量得到每个延伸像素点的参考线，将参考线宽度组合得到延伸区域，将右侧延伸区域记为第一延伸区域，左侧延伸区域记为第二延伸区域。
[0010]优选的，所述根据第一延伸区域和第二延伸区域分别与生长区域的灰度值差异、像素点为裂纹区域的可能性以及延伸区域宽度变化得到像素点为裂纹的概率的方法为：；；；式中，为生长区域的所有像素点的平均灰度值，为第一延伸区域所有像素点的平均灰度值，为第一参考基准长度，为第一延伸区域第一延长像素点对应的延伸区域的宽度，为第一延伸区域第二延长像素点对应的延伸区域的宽度，为第一延伸区域和生长区域的差异，为第二延伸区域所有像素点的平均灰度值，为第二参考基准长度，为第二延伸区域第一延长像素点对应的延伸区域的宽度，为第二延伸区域第二延长像素点对应的延伸区域的宽度，为第二延伸区域和生长区域的差异，为以自然常数为底的指数函数，为第i个像素点为裂纹区域的可能性，表示第i个像素点为裂纹的概率。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过灰度直方图自适应拉伸，来增强裂纹区域，使得裂纹区域更加的明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，其特征在于，该系统包括以下模块：图像采集模块，获取道路灰度图及其灰度直方图；灰度级划分模块，根据梯度幅值对像素点进行聚类得到若干簇类，根据每个簇类像素点梯度幅值的差异和簇类中心的距离得到任意两个簇类的相似度，根据簇类的相似性对簇类进行迭代合并得到若干聚类簇，根据聚类簇的数量将灰度直方图分为若干灰度级；裂纹区域可能性获取模块，根据灰度级将道路灰度图进行划分，对于每个像素点在所在的灰度级内进行区域生长得到生长区域，将生长区域的像素点记为区域像素点，对生长区域进行主成分分析得到主成分直线以及参考线；根据生长区域内区域像素点数量、相邻像素点参考线长度得到像素点为裂纹区域的可能性；增强图像获取模块，获得每个生长区域的第一基准长度和第二基准长度，根据主成分直线、第一基准长度和第二基准长度延伸得到第一延伸区域和第二延伸区域，根据第一延伸区域和第二延伸区域分别与生长区域的灰度值差异、像素点为裂纹区域的可能性以及延伸区域宽度变化得到像素点为裂纹的概率，根据像素点为裂纹的概率得到不同灰度级的拉伸强度，根据拉伸强度使用直方图均衡化得到增强图像；裂纹修补模块，根据增强图像使用阈值分割得到若干连通域，找到裂纹连通域面积判断路面是否要进行保养。2.根据权利要求1所述的一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，其特征在于，所述根据每个簇类像素点梯度幅值的差异和簇类中心的距离得到任意两个簇类的相似度的方法为：对于每个簇类，得到簇类所有像素点灰度值的累加和，对于任意两个簇类，令两个簇类所有像素点灰度值的累加和作差，得到差值的绝对值，将两个簇类的簇类中心求欧式距离，得到欧氏距离通过指数函数归一化，将差值的绝对值和归一化后的欧氏距离的乘积进行线性归一化的结果，作为两个簇类的相似度。3.根据权利要求1所述的一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，其特征在于，所述根据簇类的相似性对簇类进行迭代合并得到若干聚类簇的方法为：设定预设合并阈值，将任意两个相似度大于预设合并阈值的簇类合并为一个簇类，并计算新的簇类与其余所有簇类的相似性，之后再进行合并，若同一个簇类与多个簇类之间的相似性都超过了合并阈值，那么选取最大相似性的两个簇类进行合并，继续合并直到所有簇类的相似性都不超过合并阈值时，停止迭代，此时就得到了若干聚类簇。4.根据权利要求1所述的一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，其特征在于，所述对生长区域进行主成分分析得到主成分直线以及参考线的方法为：对于生长区域使用主成分分析进行降维得到主成分方向，获得每个像素点垂直于主成分方向的直线在生长区域内的部分记为参考线。5.根据权利要求1所述的一种基于乳化高黏沥青的路面裂纹检测系统，其特征在于，所述根据生长区域内区域像素点数量、相邻像素点参考线长度得到像素点为裂纹区域的可能性的方法为：式中，为第i个像素点对应的生长区...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文娟，李晨光，
申请(专利权)人：山东重交路桥工程有限公司，
类型：发明
国别省市：