基于三维光影模型的公路路面裂缝自动识别算法

针对公路路面裂缝的自动化三维图像识别技术的研究热点问题,为有效提高裂缝识别算法的准确率与可靠性,基于三维图像提出利用三维光影模型(3D Shadow Modeling)来实现公路路面表面裂缝的自动识别新方法.该方法利用裂缝区高度低于周边高度的特性,通过三维光影模型将裂缝投影为阴影区,继而通过对阴影的形态分析来识别裂缝,并采用连通域分析与线性形态分析方法,消除图像噪声.研究结果表明,采用本文提出的裂缝自动识别算法可以达到92.93%的路面裂缝自动识别准确率.     

基于三维虚拟路面的裂缝自动检测算法

为了在考虑路面三维特征的基础上快速、准确、完整地识别裂缝,基于三维虚拟路面提出了裂缝自动并行识别算法。首先,对1 mm/像素的路面深度图像进行消隐处理和光照模型处理建立三维虚拟路面,通过4个角度的立体投影产生4幅投影图像(Ω1~Ω4);然后,分别对Ω1~Ω4进行降维处理、裂缝识别(包括强度验证及对称性检测)和裂缝连接,获得阴影区裂缝图像Ωs1~Ωs4及反光区裂缝图像Ωr1~Ωr4;最后,有效融合Ωs1~Ωs4及Ωr1~Ωr4的裂缝信息并进行深度验证和滑动去噪处理,获得裂缝图像。基于255张图像(4 096×2 048)的测试显示:算法具有较高的准确率(平均80.34%)和召回率(平均83.89%),以80.47%的F值优于ADA3D算法;此外,并行框架有利于程序并行化,能有效提高运算速度。     

基于各向异性测度的路面三维图像裂缝识别

为准确而完整地识别路面裂缝,提出了基于1 mm/像素的路面三维图像裂缝自动识别算法．该算法主要包括各向异性测度计算与自适应优化阈值分割、深度验证和多分辨率去噪处理3个部分．首先,针对路面图像像素特征,基于0°、45°、90°和135°四个方向的线性邻域的均值和标准差计算每个像素的各向异性测度（表征方向性的强弱）,并应用最大类间方差法确定最优阈值,将路面图像分为强方向性和弱方向性像素两类;其次,根据半径为d的正方形邻域深度均值设定阈值,用方向性强且深度低于或等于该阈值的像素形成初步的裂缝图像;最后,将裂缝图像划分为多个子块,设计去噪模板对裂缝图像进行滑动窗口去噪处理,获得最终裂缝图像．基于166幅含有各类裂缝的三维路面图像（2048×2048像素）进行测试分析,结果显示,本文算法获得了较高的准确率（均值91．57％）和召回率（均值81．29％）,最终以84．26％的F1均值优于种子识别算法（F1均值69．19％）、Canny边缘检测（F1均值8．15％）和OTSU分割（F1均值5．11％）．     

基于形态分析的无人机视频车辆自动识别算法

为从广域的视角准确全面地采集连续交通流信息,针对悬停无人机视频提出了基于形态分析的车辆自动识别方法。首先,人工勾画视频帧图像的感兴趣区域,并进行灰度化处理;其次,基于感兴趣区域的Canny边缘检测结果生成亚像素级骨架图像,并对图像骨架进行分解和重构处理;然后,综合应用形态学运算(膨胀、腐蚀、填充、闭运算)和连通域形态特征(面积、矩形度、等效椭圆长轴与短轴)识别车辆目标;最后,对548帧无人机视频图像分别进行算法检测和人工识别,并计算车辆识别的正检率、重检率、漏检率和错检率。结果表明:该算法具有较高的正检率(均值95.02%),较低的重检率(均值2.20%)、漏检率(均值2.77%)和错检率(均值8.24%);同时,正检率、重检率、漏检率和错检率标准差分别为2.09%、1.67%、1.67%和2.56%,表明算法性能指标值离散程度较小、稳定性较高。     

基于边缘检测的焊缝图像自动识别算法

提出一种基于边缘检测的焊缝图像识别方法,即通过对螺旋钢管焊缝图像的实时采集、处理、分析,一旦发现焊枪偏离焊缝中心则及时对焊枪走向加以调整。该方法运用在实际螺旋钢管焊接中,具有检测时间短、误差小、工作稳定可靠、抗干扰能力强等特点。     

基于边缘检测的焊缝图像自动识别算法

提出一种基于边缘检测的焊缝图像识别方法,即通过对螺旋钢管焊缝图像的实时采集、处理、分析,一旦发现焊枪偏离焊缝中心则及时对焊枪走向加以调整.该方法运用在实际螺旋钢管焊接中,具有检测时间短、误差小、工作稳定可靠、抗干扰能力强等特点.     

基于形态学梯度分割的低对比度路面裂缝自动识别方法研究

针对目前路面裂缝的检测效率低、裂缝识别的主观性强、在低对比度下不易辨识等问题,提出了基于形态学梯度分割的低对比度路面裂缝自动识别方法,通过分析路面裂缝形成的原因研究了摄像头拍摄情况下的路面图像预处理方法及达到的效果,研究了形态学梯度检测中的Sobel算子方法在路面裂缝中的应用,通过实际采集的低对比度路面单裂缝与复杂背景下路面多裂缝图像进行算法测试,试验结果验证了提出方法的有效性。     

路基填挖交界处路面裂缝的三维有限元分析

为了合理铺设土工格栅,防止路基填挖交界处路面开裂,分别建立不加格栅和加入不同层数、不同长度格栅的路基有限元计算模型,分析了路面顶面的竖向位移和沿路线纵向水平应力应变以及格栅的应力应变。格栅的布设减小了路面顶面竖向位移,分散了集中在填挖交界处的拉应力和拉应变,各模型中格栅的最大拉应力均小于1 MPa,最大拉应变均小于0.3%,布设一层时的格栅或多层布设时的底层格栅,拉应力和拉应变从路堑一侧到路堤一侧逐渐减小,其余层格栅的拉应力和拉应变,以靠近交界处路堑一侧最大。对计算结果的分析表明,土工格栅消除或延缓了路面横向裂缝的发生,布设一层时的格栅或多层布设时的底层格栅,路堑一侧应长于路堤一侧,其余层宜以交界处为轴对称布设。     

基于头脑风暴优化的PCNN路面裂缝分割算法

为提升裂缝检测的分割精度和鲁棒性,基于头脑风暴优化(brainstorming optimization,BSO)和脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN),提出了一种路面裂缝图像分割算法(BSO-PCNN).该算法采用最大熵准则作为BSO算法的适应度函数,并依据适应度值决...     

基于Beamlet变换的路面裂缝图像匀光算法

为解决路面病害检测过程中在不同光照条件下裂缝识别可靠性的问题,Beamlet变换提供了一种多尺度分析算法．该算法采用递归二进法将图像分块,利用在所有像素尺度下的Beamlet线段逼近裂缝,将裂缝从图像背景中分离,并采用插值函数均匀光照背景．在图像裂缝提取过程中,对图像中裂缝的线性提取可以有效地滤除噪声,提高裂缝提取的准确性．较传统的图像处理算法,该算法在准确地检测路面裂缝,均匀光照背景的同时有效地抑制了噪声干扰,检测效果良好,且运算速度快．均匀的路面背景为路面裂缝图像的定性、定量分析奠定基础．     

基于GPR正演技术的路面反射裂缝图像解译研究

为了解决探地雷达图像的病害识别问题,基于有限元法求解三维电磁波波动方程,并编写MATLAB代码进行数值模拟,依托汉十高速路面芯样检测数据建立三维道路真实模型,并建立多种不同损伤程度、形状的反射裂缝,分析电磁波在反射裂缝不同发展阶段的传播规律。结果表明：随着反射裂缝深度的变化,探地雷达图像存在显著的差异,反射电压与裂缝深度存在一定的线性关系,通过实际电压图像可以计算路面反射裂缝的深度。研究结果为分析高速公路路面裂缝病害图像提供理论基础。     

基于深度图像的机场道面裂缝自动检测算法

为了实现强噪声、弱光照、低对比度条件下的机场道面细小裂缝检测, 设计了基于深度图像的机场道面裂缝检测算法; 将采集到的深度图像划分成多个网格, 并对每个网格进行扩充, 获得了局部道面区域; 针对每个网格区域, 基于随机抽样一致算法进行局部三次曲面构建和优化估计; 在此基础上, 在全局尺度下融合全部网格区域的曲面模型, 生成整个图像采集区域道面的全局曲面模型; 利用全局曲面模型与原始深度图像之间的差值图像, 采用自适应阈值方法分割出候选裂缝像素, 并利用裂缝的像素总数、长度以及长宽比等多种形态学约束筛选候选裂缝像素, 去除错误的候选裂缝像素, 从而获得了最终的裂缝检测结果; 在机场道面深度图像数据集上进行了试验, 以人工标注结果作为真实值, 以准确率、召回率以及F值作为量化评估指标, 将提出的算法分别与4种有代表性的传统算法进行了对比。试验结果表明: 传统算法能够取得的最高准确率、召回率以及F值分别为77.05%、41.02%和50.02%, 提出的算法在准确率、召回率和F值3个指标上均有明显优势, 其均值分别为91.20%、97.99%和94.12%;提出的算法能够在分辨率为1 984像素×2 000像素的深度图像上检测出最小宽度为3 mm、最小长度为10 cm的裂缝, 实现了在复杂机场道面场景中识别细小裂缝的目标。     

基于自适应均值的地铁隧道裂缝图像滤波算法

地铁隧道表面光照不均匀、对比度低、噪声干扰严重,采集到的裂缝图片较灰暗且含有大量混合噪声,因而单一的滤波方法不能达到很好的去噪效果。针对该问题,提出一种基于快速中值的自适应均值滤波算法来实现隧道裂缝图像滤波。该算法先对图像进行反转以增强裂缝与背景的对比度,通过快速中值法计算滤波窗口的中值,自适应地选取合适的阈值来对滤波系数加以优化,并将窗口各像素点的灰度值进行加权运算,其结果作为窗口中心点灰度值,并输出。通过与传统中值、均值滤波算法比较,提出的新算法不仅降低了图像噪声,而且有效地保护了裂缝边缘,降低后续对裂缝特征量提取及分割识别的难度。     

乳化沥青冷再生路面纵向裂缝形态与开裂机理分析

乳化沥青冷再生路面技术具有施工方便、性能优异、节能减排等特点,广泛应用于各级公路养护或扩建工程,与普通半刚性基层沥青路面不同,乳化沥青冷再生沥青路面的典型病害是纵向裂缝。以南方某高速公路为研究对象,通过现场裂缝观测及取芯调研,分析冷再生路面纵向裂缝形态,并通过有限元力学响应计算,开展冷再生路面纵向裂缝发展机理分析。研究表明,纵向裂缝形态以Top-Down型为主(占比61.5%),部分裂缝为复合型开裂,导致纵向开裂的主要因素是路表剪应力,且高温、重载条件会加速纵向裂缝的发展。     

基于断裂力学的水泥混凝土路面裂缝成因分析

水泥混凝土是典型的带裂缝构件,应用断裂力学的原理分析水泥混凝土路面初期、中期、后期三个破坏阶段之间的关系,确定每个阶段混凝土路面裂缝形成的根本原因,可为水泥混凝土路面抗裂研究和处治提供科学依据。     

基于混合密度因子的路面破损自动识别研究

路面破损分类成为限制路面破损自动检测的普及和发展的重要因素．本文在已提出的破损密度因子算法的基础上,进一步设计出了混合密度因子,得到一种基于图像子块分布特征的路面破损识别算法．通过仿真,验证了其对常见的5种路面破损类型进行分类的可行性,并选择了另外一种路面破损分类算法来进行神经网络仿真对比．神经网络的训练样本是两组,测试样本也是两组,进行了四次仿真对比．四次仿真结果都显示混合密度因子算法有很高的识别率．     

连续配筋水泥混凝土路面裂缝传荷系数三维有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,采用梁单元模拟纵向钢筋,根据Timoshenko梁理论,确定支撑反力的作用长度。采用三向弹簧单元模拟钢筋和混凝土界面联结,竖向(z方向)弹簧单元模拟混凝土对钢筋的支撑;刚度分配按照"贡献面积"的原则,通过在相邻混凝土面层板侧面对应结点设置三向弹簧单元,模拟集料嵌锁的传荷作用;建立并验证考虑裂缝传荷系数的CRCP三维有限元模型。利用该模型分析标准轮载作用下路面结构参数对混凝土面层板在裂缝附近的力学响应和裂缝传荷系数的影响。结果表明,增大混凝土板厚度,板边应力和裂缝传荷系数均明显减小;增大基层厚度和土基强度,板边应力和裂缝传荷系数略有减小;增大裂缝刚度,可提高裂缝的传荷系数,减小裂缝处混凝土面层板的受力。     

基于图像处理的路面裂缝识别研究

传统的人工视觉检测裂缝方法具有耗力、耗时、不精确、影响交通、危险、花费高等缺点。这里介绍一种基于图像处理的路面裂缝类病害自动识别方法。首先使用一种掩膜平滑法,对有大量噪音的路面图像进行增强,再采用最大类间、类内距离准则对图像进行阈值分割,提取图像上的裂缝特征,实验结果表明了该方法的有效性。     

基于小波的路面裂缝识别研究

应用基于小波变换的图像分解和重构方案可以进行公路路面裂缝的检测与识别。首先对路面图像进行多分辨二维离散小波分解,根据在每个尺度2j上小波系数模最大值和相位(梯度方向)这两个分量的大小确定边缘的位置,进一步变换小波分解系数,达到去除噪音,加强裂缝边缘的效果。并通过实验分析和讨论了不同的小波基、不同分辨率水平、重构中使用的分解子图像对路面图像裂缝分割的影响,最后用简单的阈值技术生成二值图像,把裂缝从背景图像中分离出来。     

基于图像处理的路面裂缝识别研究

传统的人工视觉检测裂缝方法具有耗力、耗时、不精确、影响交通、危险、花费高等缺点。这里介绍一种基于图像处理的路面裂缝类病害自动识别方法。首先使用一种掩膜平滑法,对有大量噪音的路面图像进行增强,再采用最大类间、类内距离准则对图像进行阈值分割,提取图像上的裂缝特征,实验结果表明了该方法的有效性。