基于泊松噪声-双边滤波算法的桥梁裂缝修补痕迹图像分割方法

作     者：赫中营 徐闻 HE Zhongying;XU Wen

作者机构：河南大学土木建筑学院河南开封475004 

出 版 物：《土木与环境工程学报（中英文）》 (Journal of Civil and Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年第46卷第1期

页      面：232-243页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：甘肃省科技重大专项计划(19ZD2GA002) 校企合作项目(2019-003) 河南省科技发展计划(182300410150、162102210173) 河南省交通厅项目(2016Y2) 

主　　题：桥梁工程 裂缝修补痕迹 图像处理 泊松噪声 双边滤波 图像分割 

摘      要：裂缝作为混凝土桥梁的主要病害大量存在,部分裂缝修补后会二次开裂,在病害智能识别中,裂缝修补痕迹易与混凝土剥落等缺陷混淆,因此,裂缝修补痕迹的准确识别不仅是二次裂缝准确识别的基础,也是混凝土桥梁整体病害识别的重要环节。为了获取边缘清晰连续的裂缝修补痕迹,先对裂缝修补痕迹的图像添加泊松噪声,再利用双边滤波对添加的噪声及原有噪声进行平滑。然后用Otsu算法对裂缝修补痕迹进行图像分割,并使用峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)评价滤波效果,使用运行时间和最大连续可用内存块(LCFB)使用情况评价分割效果。最后以河南省某高速公路桥梁历年定检中的裂缝修补痕迹图像为例,对方法进行实际验证。结果显示:经过泊松噪声-双边滤波算法处理后,裂缝修补痕迹图像PSNR值最高约35.0901 dB,SSIM值可达约0.8801,说明添加泊松噪声可改善图像质量并优化双边滤波效果;经过Otsu算法进行图像分割的运行时间比其他方法约短25%~50%,LCFB比其他方法约提高0.25%;经过处理的裂缝修补痕迹图像达到理想预期效果,验证了提出方法的有效性和可行性。