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基于拓扑反变的路面裂纹检测技术

计算机应用研究 2011年第4期28卷 1570-1572页

作者：张玉存王超委刘广海燕山大学电气工程学院自动化仪表系河北秦皇岛066004 河北省交通厅石家庄050051

根据路面裂纹的多个本征属性,构建复杂数据集的度量空间,组成拓扑空间,推导路面裂纹原始空间到目标空间的拓扑反变关系。利用拓扑反变关系实现裂纹数据集的特征提取,为路面裂纹的识别奠定基础,并根据此方法设计出了系统的主要结构组成... 详细信息

根据路面裂纹的多个本征属性,构建复杂数据集的度量空间,组成拓扑空间,推导路面裂纹原始空间到目标空间的拓扑反变关系。利用拓扑反变关系实现裂纹数据集的特征提取,为路面裂纹的识别奠定基础,并根据此方法设计出了系统的主要结构组成。通过实验分析了这种新的路面裂纹检测方法的去噪性能和识别能力。

关键词：公路工程裂纹检测拓扑反变路面裂纹

基于激光三维扫描系统的路面裂纹识别技术研究

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基于激光三维扫描系统的路面裂纹识别技术研究

作者：庞碧玉西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着我国公路建设的飞速发展,公路养护的需求与日俱增,正成为公路安全和民生发展的重要保障。路面裂纹是最常见的路面破损表现形式,其快速准确的识别对于公路养护至关重要。及时检测出路面裂纹并根据检测和识别结果做出进一步的决策,对... 详细信息

随着我国公路建设的飞速发展,公路养护的需求与日俱增,正成为公路安全和民生发展的重要保障。路面裂纹是最常见的路面破损表现形式,其快速准确的识别对于公路养护至关重要。及时检测出路面裂纹并根据检测和识别结果做出进一步的决策,对于提高公路的承载能力、减少交通事故、改善行车体验具有重要意义。自动化路面裂纹识别相比于人工巡检是一种更准确和快速的方案,其核心是通过采集系统获取路面数据,然后利用数据处理算法进行路面裂纹识别。根据感知方式,路面裂纹识别方法可分为基于图像和基于点云两类。基于图像的方法存在光照敏感和深度信息不准确等问题,影响识别性能。相比之下,采用激光三维扫描技术获取道路表面的三维密集点云具有高空间分辨率和不受道路阴影、污渍影响等优势。然而,基于点云的路面裂纹识别算法仍处于发展阶段。因此,本文旨在深入分析路面裂纹识别的研究现状和路面点云数据集的特点,对基于点云的路面裂纹识别方法进行研究。具体研究内容包括以下几个方面:1.采集路面数据并对其进行预处理,构建了高质量的路面点云数据集。首先,本文使用OPTIMESS RIS-3D道路测量系统,采集到以剖面为单位的路面点云数据,并利用Tensor Store实现了数据管理。然后,通过最小化全变差等预处理操作,去除纹理噪声等干扰。最后,对路面构件进行频率分析确定截止频率,然后利用滤波器去除由路面颠簸造成的点云波动姿态等低频信息。2.对数据集进行语义标注,构建了针对裂纹的路面点云数据集。本文利用Cloud Compare对路面点云数据集进行手工语义标注,同时考虑到手工标注的工作量和难度,提出了一种基于图像与点云融合的自动语义标注方法。该方法将点云进行二维投影得到图像数据,利用基于图像的路面裂纹识别方法得到二维语义图,并通过逆投影将二维语义图中的标签与其在点云中对应的三维坐标进行融合,得到三维点云语义图。通过手工语义标注和基于点云与图像融合的自动语义标注方式,使得对数据集的标注达到了效率和准确度上的平衡。3.研究基于点云的路面裂纹识别算法,提出了一种基于点云神经网络的路面裂纹识别方法。在构建的路面点云数据集上,实现了基于点云二维投影和基于随机森林分类器的路面裂纹识别方法。通过对这两种方法的实验研究和对路面点云数据集的特性分析,对点云神经网络进行改进,并将其应用到路面裂纹识别中。首先选择适合处理大规模点云数据的语义分割网络Rand LA-Net作为主干网络,然后增加了多尺度融合和基于多尺度的注意力机制,提高了对裂纹的识别性能和对尺度变化的鲁棒性。最后,实验证明改进后的网络在路面裂纹识别中表现更好,相比于原始的Rand LA-Net,类平均准确率提高了2.4%,类平均交并比提高了5.9%。

关键词：路面裂纹激光扫描点云语义分割神经网络

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基于图像处理的路面裂纹识别研究

基于图像处理的路面裂纹识别研究

作者：刘德超长沙理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速的发展,交通在国民经济和人们生活中地位的重要性越来明显。公路更是在国民交通中占有重要地位,其也随着我国经济的高速发展而受到更多的重视。为了提高公路使用寿命,公路养护工作也得到越来越多的重视,只靠传统人工... 详细信息

随着我国经济的高速的发展,交通在国民经济和人们生活中地位的重要性越来明显。公路更是在国民交通中占有重要地位,其也随着我国经济的高速发展而受到更多的重视。为了提高公路使用寿命,公路养护工作也得到越来越多的重视,只靠传统人工检测路面破损的方法已经不能适应公路快速发展的需求,所以路面破损的自动检测系统的研究与开发就显得尤为迫切。本文介绍了基于图像处理的路面裂纹检测的研究。首先简单介绍了路面裂纹检测系统的体系结构,说明了硬件选择方法和理由以及系统的工作原理。其次在分析了路面裂纹图像的特点后,进行路面图像的去噪预处理。由于一般路面状况相当复杂(如路面杂物、路面材料颗粒大小等)、检测设备自身引入的噪声等原因,是采集到的路面图像含有大量噪声,从而给路面裂纹检测带了很多困难。为了便于后续图像处理工作,首先对图像进行去噪处理。根据裂纹图像的特征,本文采用了中值滤波对路面图像进行去噪,并与均值滤波的去噪效果进行了比较,得出中值滤波有效性以及对后续处理的有利性。再次,在预处理完的图像中要进行边缘检测以及图像分割,将裂纹图像二值化以便后续的识别工作。在边缘检测中通过对比sobel和prewitt算子,验证了sobel的有效及优势,并且扩充了sobel算子使得边缘响应更强烈,为二值化图像分割选择简便的双峰法分割奠定基础。在图像分割完毕后,图像中还是会有一些“孤立”点噪声存在,这就需要对二值化图像进行滤波。根据前面边缘检测所得二值图像的特点,我们提出运用形态学的方法对二值化图像进行滤波,通过对图像的分析证明形态学滤波的有效性,同时我们还可以在图像中发现,形态学滤波后将sobel算子提取的裂纹边缘进行了填充,而且填充的程度和形态学中用的检测核的矩阵大小相关,裂纹尺度大于矩阵核的地方未被填充,并且裂纹像素数基本不变,这个特点可以用来对裂纹尺寸的测量,以及区别路面上处裂纹意外的其他类型的破损和干扰(如油污,斑马线)。最后,在裂纹图像被二值化后,对图像进行裂纹特征提取及识别。通过对二值化后裂纹图像的特征分析,提取了二值化图像裂纹在X,Y轴上投影像素数目以及总的裂纹像素数目作为识别的特征输入。在确定了特征输入后,本文设计了一个3层BP神经网络,以三个提取特征作为输入,并规定了4个输出分别代表横向裂纹、纵向裂纹、龟裂裂纹和无裂纹。然后分别对隐层神经元数目为30、60和150的3个网络进行了分析对比,最后证明60个神经元的网络更能胜任路面裂纹分类识别的工作。

关键词：路面裂纹图像去噪边缘检测扩展sobel算子形态学去噪神经网络

车载路面裂纹检测系统图像标定与裂纹辨识方法研究

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车载路面裂纹检测系统图像标定与裂纹辨识方法研究

作者：刘换平吉林大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,公路交通在国民经济中扮演着越来越重要的角色。在我国公路建设高速发展之际,公路的养护与管理技术也应该得到相应发展。路面裂纹是影响公路路面质量好坏的重要因素之一,是公路路面大部分病害的初期表现形式,直... 详细信息

随着我国经济的高速发展,公路交通在国民经济中扮演着越来越重要的角色。在我国公路建设高速发展之际,公路的养护与管理技术也应该得到相应发展。路面裂纹是影响公路路面质量好坏的重要因素之一,是公路路面大部分病害的初期表现形式,直接影响着行车安全和公路的使用寿命。因此,及早的检测出公路路面裂纹并及时的对路面裂纹进行维护可以有效的避免裂纹的进一步发展并保持汽车在公路路面行驶的平顺性。研究车载公路路面裂纹的检测系统对保障公路路面承载能力、提高车辆的行驶安全、减少道路交通事故等具有重要的意义。针对目前公路路面裂纹检测的研究现状,本文对车载路面裂纹检测系统图像标定与裂纹辨识方法进行了研究。为了准确、清晰地获取路面的裂纹信息,研究了车载路面裂纹图像的采集系统。由于车载路面裂纹采集系统获得的裂纹图像是以像素为单位,并不能直接得到路面裂纹的真实尺寸,因此对路面裂纹图像的标定及裂纹真实尺寸的精确重建进行了研究。首先,将二维靶标板放在水平路面上,通过车载路面裂纹采集系统获取靶标板图像;然后,提出了一种二维靶标的特征点排序方法,提高了标定过程中靶标特征点的识别效率;再次,通过靶标板特征点图像坐标与世界真实坐标的对应关系求取转换矩阵;最后,根据路面裂纹图像中裂纹区域的图像坐标及求得的转换矩阵获得路面裂纹的世界坐标,实现图像裂纹真实尺寸的重建。在车载路面裂纹采集系统拍摄裂纹图像时,由于受到光照、机械振动等噪声的干扰,因此需要对路面裂纹图像进行预处理。首先,采用了线性滤波和中值滤波对图像进行滤波处理,并对两种滤波方法的效果进行了比较;然后,运用直方图均衡化和灰度变换对裂纹图像进行灰度增强处理,得到了图像背景与裂纹区域对比度较高的路面裂纹图像。为了对图像中的裂纹区域做进一步的辨识及信息统计,首先,运用最大类间方差法对路面裂纹图像进行二值化分割;然后,将二值化图像进行腐蚀膨胀处理,并对二值图像内各连通区域面积大小及各连通区域外接矩形宽高比与设定阈值相比较的方法对裂纹区域进行判定,辨识了二值图像中的裂纹区域;最后,采用Hilditch细化算法和快速并行细化算法对图像中的裂纹区域进行细化处理,获取了图像中的裂纹骨架,并根据标定结果和裂纹骨架在图像坐标系的投影特征,重建了在世界坐标系中真实尺度的裂纹,提出了评价网状裂纹密度的计算公式,实现了路面裂纹的分类及统计信息的计算。

关键词：车载检测系统路面裂纹裂纹图像标定路面裂纹辨识

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基于图像处理的路面裂纹检测技术研究

基于图像处理的路面裂纹检测技术研究

作者：易春菊武汉理工大学

学位级别：硕士

随着国民经济的高速发展,交通建设也迅速发展,高速公路也快速地延伸于各大中城市。为了提高高速公路的使用寿命,公路养护工作也得到越来越多的重视,传统人工检测路面破损的方法已经不能适应公路快速发展的需求,所以研发路面裂纹的自动... 详细信息

随着国民经济的高速发展,交通建设也迅速发展,高速公路也快速地延伸于各大中城市。为了提高高速公路的使用寿命,公路养护工作也得到越来越多的重视,传统人工检测路面破损的方法已经不能适应公路快速发展的需求,所以研发路面裂纹的自动检测系统就显得尤为迫切。本文基于图像处理的路面裂纹检测技术的研究,提出路面裂纹检测具体的实现方法,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、图像裂纹检测等关键技术的研究与探讨,并对裂纹作了相关参数的计算。本文深入研究了数字图像处理技术的各种算法,包括比较常用的线性滤波及非线性滤波算法,并改进了中值滤波算法,经实验分析对比得出改进后的中值滤波图像噪声抑制的有效性及对后续处理的有利性;对滤波后的图像进行图像分割,本文研究了常用的双峰法、迭代法、OTSU分割法以及最大熵分割法,并对实验效果对比分析,将高频灰度信息融入最大熵分割法,可以得到较好的图像分割结果,同时对图像分割后所存在的孤立噪声点以及裂纹中存在的细小空洞采用形态学方法对其进行处理;在使用常用的边缘检测算法如Sobel算子、Roberts算子、Prewwit算子、高斯拉普拉斯算子、Canny算子对裂纹进行边缘提取后,对比实验结果发现边缘提取并不完整,且对噪声比较敏感,因此在本文中采用了现代小波分析的方法,从而提取到比较完整且精准的裂纹边缘;最后采用形态学图像处理的方法标记连通区域、细化骨架对裂纹长度作计算,用扫描法对宽度作统计以及蚕食法统计不规则裂纹的面积。本文在Matlab平台上实现算法的设计,结果表明文中的算法能比较准确的检测高速公路路面的裂纹,在此基础上提出了对裂纹的长度、宽度以及不规则裂纹的路面破损面积的计算方法,为公路养护人员在制定养护方案时提供有效的数据支撑,达到了预期的效果,能在一定程序上提高路面检测的效率。

关键词：路面裂纹最大熵图像分割形态学处理小波边缘检测

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路面裂纹图像特征提取方法

交通世界 2015年第19期 150-152页

作者：刘清华秦皇岛市交通运输局河北秦皇岛066000

经研究提出一种基于反变映射的路面裂纹图像特征提取方法。首先,描述路面图像的原始特征信息空间和目标特征信息空间;其次,推导反变映射,通过反变映射把灰度、邻域均值灰度、灰度梯度的三种图像特征信息变换到路面图像的目标特征信息空... 详细信息

经研究提出一种基于反变映射的路面裂纹图像特征提取方法。首先,描述路面图像的原始特征信息空间和目标特征信息空间;其次,推导反变映射,通过反变映射把灰度、邻域均值灰度、灰度梯度的三种图像特征信息变换到路面图像的目标特征信息空间中,实现裂纹特征信息原始空间到目标空间的解耦映射;最后,利用Fisher准则对路面裂纹进行提取。通过实验分析了该方法的检测能力。

关键词：信息空间特征提取反变映射路面裂纹

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基于数学形态学的路面裂纹图像分割方法

辽东学院学报（自然科学版） 2023年第2期30卷 130-135页

作者：刘训星张海民宣城职业技术学院信息与财经学院安徽宣城242000 安徽信息工程学院计算机与软件工程学院安徽芜湖241000

已有裂纹图像分割方法无法对较小裂纹特征进行具体描述,导致路面图像中的裂纹提取结果不全面等问题,为此提出基于数学形态学的路面裂纹图像分割方法。采用空间域处理方法对原始图像像素进行增强处理,通过正变换及逆变换得到新的路面裂... 详细信息

已有裂纹图像分割方法无法对较小裂纹特征进行具体描述,导致路面图像中的裂纹提取结果不全面等问题,为此提出基于数学形态学的路面裂纹图像分割方法。采用空间域处理方法对原始图像像素进行增强处理,通过正变换及逆变换得到新的路面裂纹图像,并划分出图像中的噪声类型;使用灰度值表示噪声,使用均值滤波法中的3×3模板表示离散图像的裂纹元素与噪声元素,并对路面裂纹图像进行去噪处理;利用经典数学形态学理论,对路面裂纹图像结构元素进行表达,在膨胀和腐蚀处理过程中判断裂纹的形式变化,实现裂纹分割。单一裂纹图像和复杂裂纹图像的实验结果表明:所提方法可以有效提取裂纹特征值,特征提取率为99.5%,并在不同噪声条件下具有较高的分割效率,可以满足路面裂纹检测需求。

关键词：数学形态学路面裂纹图像处理分割方法

一种基于形态学的机场跑道路面裂纹图像的几何特征提取方法

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电光系统 2011年第4期 8-11页

作者：任峰南京航空航天大学理学院南京210016

近年来形态学图像处理已发展成为图像处理的一个重要领域，本文基于数学形态学原理，提出了一种机场跑道路面裂纹图像几何特征提取的方法，通过采用改进的方法将分割后的裂纹图像进行细化并提取骨架，进而对裂纹的几何特征进行计算。研... 详细信息

近年来形态学图像处理已发展成为图像处理的一个重要领域，本文基于数学形态学原理，提出了一种机场跑道路面裂纹图像几何特征提取的方法，通过采用改进的方法将分割后的裂纹图像进行细化并提取骨架，进而对裂纹的几何特征进行计算。研究结果表明，该方法可以通过计算出裂纹长度与宽度，及时对跑道路面进行修补，弥补了人工检测的不完善性。

关键词：形态学几何特征路面裂纹图像处理

维普期刊数据库评论

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水泥混凝土路面裂纹处治方法研究

中国高新技术企业 2011年第10期 82-83页

作者：段晓慧唐山市市政建设总公司河北唐山063000

文章以水泥混凝土路面裂纹处治方法为研究对象,针对相关问题展开了讨论。文章分别介绍了裂缝的密封性修补技术、改善传荷能力修复方法、斜向植筋法应用等内容,以期为水泥混凝土路面裂纹处治实践提供参考。

关键词：水泥混凝土路面裂纹密封性修补斜向植筋法传荷能力