基于图论的隧道裂缝长度测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115082542A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210746044.3(22)申请日2022.06.29(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市钱塘新区白杨街道2号大街1158号(72)发明人张旻牛振洋汤景凡姜明(51)Int.Cl.G06T7/60(2017.01)G06T7/70(2017.01)G06T7/155(2017.01)G06T5/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图13页(54)发明名称基于图论的隧道裂缝长度测量方法(57)摘要针对裂缝在隧道上的普遍性和危害性，以及传统手工测量的低效性，本文提出的方法可以直接应用在机器拍摄的隧道裂缝图片上，能够快速的给出裂缝的最大长度、所有长度。为实现以上的技术目的，本发明提供一种基于图论的隧道裂缝长度测量方法，包括以下步骤：步骤一，将待测量的原裂缝图像转化为为灰度图；步骤二，在灰度图的基础上进行高斯平滑滤波；步骤三，对平滑后的灰度图进行图像二值化；步骤四，提取二值化图像的裂缝中线骨架；步骤五，消除中线骨架中存在的细小毛刺；步骤六，对中线骨架进行修复，将断触处连接起来；步骤七，对步骤六的结果图进行消除非裂缝区域的噪声；步骤八，通过最终的中线骨架，求裂缝总长度，求裂缝最大长度。CN115082542ACN115082542A权利要求书1/2页1.基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将待测量的原裂缝图像转化为为灰度图；步骤二，在灰度图的基础上进行高斯平滑滤波；步骤三，对平滑后的灰度图进行图像二值化；步骤四，提取二值化图像的裂缝中线骨架；步骤五，消除中线骨架中存在的细小毛刺；步骤六，对中线骨架进行修复，将断触处连接起来；步骤七，对步骤六的结果图进行消除非裂缝区域的噪声；步骤八，通过最终的中线骨架，求裂缝总长度，求裂缝最大长度。2.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所述的步骤二中，使用二维高斯公式对灰度图进行滤波，公式如下：其中，(x,y)为掩膜内任一点的坐标，(ux,uy)为掩膜内中心点的坐标，σ是标准差，其中σ＝2。3.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所述的步骤四运用形态学图像处理技术对步骤三的二值图像提取裂缝的中线骨架。4.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所述的步骤五包括以下子步骤：子步骤五一，遍历全图，找到所有的分支节点，其中分支节点的定义为有至少三个分支；子步骤五二，对于每个分支节点，遍历其所有的分支，每个分支上的所有像素坐标组成一个列表，子步骤五三，将所有分支对应的列表拼接成这个分支节点对应的列表；子步骤五四，遍历所有分支节点对应的每个列表下的分支列表，根据列表长度阈值删除细小分支。5.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所述的步骤六包括以下子步骤：子步骤六一，判断断点处连接关系，端点与非端点的连接使用子步骤六二至子步骤六五修复，端点与端点的连接使用子步骤六二至子步骤六七修复；子步骤六二，遍历全图，得到包含所有端点的集合子步骤六三，对于每个端点，遍历该端点的连通分量并统计所有节点相对于该端点的位置以得到最多的相对位置；子步骤六四，以该端点为起点，以该相对位置的相反方向为方向，向前搜索，直至到达另一个连通分量或图的边界；子步骤六五，记录子步骤六四搜索经过的像素坐标，保存至队列里面并对队列进行判断，如果队列的长度小于给定的阈值，那么就根据队列进行连接，并将该端点从这个集合中删除，如果队列的长度大于阈值，或者搜索的目标节点和该端点在一个连通分量上，就在集2CN115082542A权利要求书2/2页合中保留；子步骤六六，将子步骤六五修复的端点从子步骤六二得到的集合排除；子步骤六七，对于子步骤六六中的集合遍历其它所有端点以求出距离该端点最短的端点，如果此最短距离小于阈值则进行连接，然后将这两个端点从集合中剔除；重复子步骤六七直到集合为空或者集合的任意一对端点的距离大于阈值；其中连接规则如下：根据两端点的相对位置，先进行对角连接，再进行水平或垂直连接。6.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所述的步骤七包括以下子步骤：子步骤七一，得到全图的所有的连通分量；子步骤七二，对每个连通分量的大小进行判断，如果该连通分量的大小小于阈值，判断为噪声并删除。7.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所述的步骤八中使用微观像素来计算宏观裂缝长度，统计每对相邻的节点的关系判断为对角关系则长度并列关系就加1。8.根据权利要求1所述的基于图论的隧道裂缝长度测量方法，其特征在于，所