沥青路面裂纹检测技术的研究

作     者：张鹏宇 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李鸿

授予年度：2010年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：裂纹检测 图像处理 边缘检测 路面病害 表面破损 

摘      要：路面裂纹检测在高速公路的维护中非常重要,我国现在的仍以人工为主要检测方式,人工检测方法存在着检测的效率底下,劳动的强度比较大、处理的速度相对较慢,并且在车辆密集的交通路段危险系数大,不利于作业施工,造成交通拥堵,这种方法基本上不能够适应高速公路快速发展的要求。因此研究与开发沥青路面裂纹检测系统和设备,提高沥青路面的裂纹检测效率刻不容缓。文章利用数字图像处理的技术来实现沥青路面的裂纹识别,提出实现的具体方法,并进行试验和仿真。论文对路面裂纹图像进行图像增强、图像分割、图像去噪、图像裂纹特征提取与识别,路面裂纹定位等关键技术进行研究与探讨。 本文研究了数字图像处理的多种算法,其中有对路面裂纹图像进行灰度变换后的含有路面裂纹的图像增强,对路面裂纹图像进行二值化;运用常用的边缘检测算子,分别对路面裂纹图像进行处理,比较各种算子的检测结果。分析各种算子处理结果的优点与缺点。总结这些方法的局限性。提出好的算法,通过对实际路面的反复检测,结合各种算法的优点得到有效地处理算法。通过实验验证结论的正确性。经过二值化后的路面裂纹图像中含有大量的噪声,用数学形态学的方法对路面裂纹二值图像进行图像去噪,减小噪声对裂纹图像识别的干扰。文章重点是沥青路面裂纹的识别,路面裂纹的识别算法主要有图像增强与图像分割。图像增强能够降低裂纹图像中噪声对目标的干扰与识别,在对沥青路面的检测过程中发现经过图像处理后的路面裂纹图像有利于图像的分割与裂纹图像的识别,能够较好的抑制裂纹图像中噪音。图像分割的目的是方便提取路面裂纹图像的特征,消除其无关的特征与干扰。但是路面裂纹的内容十分的复杂,图像分割后的二值图像仍然存在着一部分的噪声,同时保证裂纹类型识别的准确度,必须消除这部分噪声的干扰,沥青路面裂纹与路面背景间的灰度存在一定的差异,不含路面裂纹的背景图像差异很小,由此可以判断出路面裂纹的存在。在对路面裂纹图像进行特征提取进行分类。 本文设计了沥青路面裂纹检测系统。系统包括路面图像的增强,路面裂纹图像的分割,路面裂纹图像的去噪,路面裂纹图像的识别与分类,最主要的内容是路面的图像处理。系统阐述了路面裂纹图像阈值的确定方法。以及路面检测与识别的全过程。为了验证文中的算法,搭建简易的试验平台。对高速公路路面进行图像采集与处理,验证文中算法,结果表明该系统能够正常的工作与高速公路的路面裂纹检测,提高路面检测的效率。