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一種快速的基于圖像的路面病害檢測方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410159304.2

申請日:

2014.04.18

公開號:

CN103955923A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06T 7/00申請日:20140418|||公開
IPC分類號: G06T7/00; G06K9/20; G06K9/36; G06K9/62 主分類號: G06T7/00
申請人: 南京理工大學
發明人: 唐振民; 呂建勇; 徐中寧; 王毅; 丁雨華
地址: 210094 江蘇省南京市孝陵衛200號
優先權:
專利代理機構: 南京理工大學專利中心 32203 代理人: 朱顯國
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410159304.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.03.01|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種快速的基于圖像的路面病害檢測方法,能夠快速檢測各種類型的道路病害。通過里程傳感器觸發相機拍攝,在車輛行駛的過程中獲取路面灰度圖像;對圖像進行下采樣、行道區域檢測等預處理;進行病害邊緣檢測、平滑病害邊界、病害區域檢測、連接和聚類等病害檢測過程;輸出病害檢測結果;本發明在魯棒性上具有良好的抗幾何畸變、抗亮度變化不均能力,能夠快速檢測道路病害,對各種類型的道路病害均可進行檢測,并能根據實際需求靈活調節閾值實現檢測精度和速度的調節。

權利要求書

權利要求書
1.  一種快速的基于圖像的路面病害檢測方法,其特征在于步驟如下:

1、  獲取路面灰度圖像
將線陣或面陣相機垂直地面安裝于檢測車輛后方,獲取對應里程的路面圖像;

2、  圖像預處理

2.  1,對道路路面圖像進行下采樣,得到大小低于10萬像素的灰度圖像;

2.  2,對行道區域進行檢測,采用Sobel算子對道路路面圖像進行行道線邊緣檢測,確定道路的左右行道線邊緣,提取兩條行道線的中間部分作為識別區域;

3、  路面病害檢測

3.  1,圖像分割和邊緣檢測;對道路路面圖像使用分型的方法進行分割,對分割后的圖像區域進行邊緣檢測,提取含有邊緣信息的黑白二值圖像,邊緣為白色,背景為黑色;

3.  2,平滑病害邊界;對邊緣檢測后的黑白二值圖像進行膨脹和閉運算,填補黑白二值圖像線條和輪廓縫隙;

3.  3,病害區域檢測;對步驟3.2獲取的填補后的黑白二值圖像進行擴張檢測,判斷是否為疑似病害區域,對判斷出的疑似病害區域標記疑似病害類型;

3.  4,連接和聚類分析;根據步驟3.3中的檢測結果,得到含有多個疑似病害區域類型標記的圖像,將同類型的區域進行連接,通過連接后的形狀判斷其是否能構成對應的病害區域:若判斷不是病害區域,則將其作為干擾噪聲消除;若判斷是病害區域,則記錄區域的位置、大小,然后對病害區域使用系統聚類法進行分析,判斷其的病害輕重程度,將病害位置、大小、輕重結果輸出;

4、  輸出全部病害檢測結果,統計整條車道的病害狀況或提示進行修補。

2.  根據權利要求1所述的快速的基于圖像的路面病害檢測方法,其特征在于,所述步驟3.1中的圖像分割方法如下:
將得到的識別區域路面圖像視為矩陣陣列,對于矩陣中的任意一點(x,y),設其的灰度值函數為F(x,y),則圖像灰度場符合離散分形布朗增量隨機場模型,則有:
E(|F(x2,y2)-F(x1,y1)|)=K((x2-x1)2+(y2-y1)2)H]]>
其中,E為圖形所在空間的拓撲維,H為分形參數,0<H<1,K為常數參數;
ΔFΔr=|F(x2,y2)-F(x1,y1)|(Δr=(x2-x1)2+(y2-y1)2)]]>
則E(ΔFΔr)=KΔrH,經過對數計算后:Log(E(ΔFΔr))=H·Log(Δr)+n
進行最小二乘擬合,獲取圖像區域的分維數值,切割圖像。

3.  根據權利要求1所述的快速的基于圖像的路面病害檢測方法,其特征在于:所述步驟3.3中,根據步驟3.2所獲取的填補后的黑白二值圖像,將填補后的黑白二值圖像中的白色邊緣點設為未標記點,執行如下步驟:
①判斷圖像中是否有未標記點,如果有,執行下一步;如果沒有,則跳轉到步驟⑨;
②以一個未標記點為中心,圈定一個m×m的小窗口,m為一個設定值,且m為大于2小于9的奇數;
③查找窗口內存在的所有未標記點,根據疑似病害特征識別規則方法一對窗口內的所有未標記點進行判斷,若結果為噪聲,則跳轉到步驟⑧;若結果符合疑似病害特征,執行下一步;
④保持窗口的中心不變,窗口邊界擴張為(m+2)×(m+2),此窗口的擴張次數增加一次;
⑤判斷窗口的擴張次數,設一個整數n,n大于3小于10,如果窗口的擴張次數大于n,執行下一步;如果小于等于n,則跳轉到步驟③;
⑥查找窗口內存在的所有未標記點,根據疑似病害特征識別規則方法二對窗口內的所有未標記點進行判斷,若結果為噪聲,則跳轉到步驟⑧;若結果符合疑似病害特征,執行下一步;
⑦將整個窗口區域標記為疑似病害區域,記錄此疑似病害區域的疑似病害類型;
⑧將整個窗口區域中的所有未標記點更改為已標記點,跳轉到步驟①;
⑨記錄圖像中的全部疑似病害區域和與之對應的疑似病害特征。

4.  根據權利要求3所述的快速的基于圖像的路面病害檢測方法,其特征在于:所述疑似病害特征識別規則為:
①區域中的點分布位置為線狀,線狀分布中沒有線條分叉的情況出現,則區域為線狀區域,根據線條的方向,細分為橫線、豎線、左上-右下斜線、右上-左下斜線四種線狀區域;
②區域中的點分布位置為線狀,線狀分布中出現線條分叉的情況,則區域為網狀區域;
③區域中的點分布位置為塊狀,點的分布密集,塊狀部分與區域的部分邊界重合,則區域為密集塊狀區域;
④區域中的點分布位置為塊狀,點的分布密集,塊狀部分與區域的邊界沒有重合 部分,則為噪聲區域;
⑤區域中的點分布位置為塊狀,點的分布松散,塊狀部分與區域的部分邊界重合,且塊狀部分面積不大于區域面積的70%,則區域為松散塊狀區域;
⑥區域中的點分布位置為塊狀,點的分布松散,若塊狀部分與區域的邊界沒有重合,或塊狀部分面積大于區域面積的70%,則為噪聲區域;
⑦若不符合①—⑥中任意一個特征,則區域為存疑病害區域;
對于以上①—⑦特征,根據識別要求不同,分為兩種方法:
方法一:使用①—⑦特征,如果區域僅滿足①—⑦特征中的某一特征,按此特征判斷區域為噪聲或疑似病害區域;如果區域滿足①—⑦特征中的多條特征,若每條特征判斷結果均為噪聲,則區域判斷為噪聲區域,若存在某一特征判斷為病害,則區域為疑似病害區域;
方法二:使用①—⑥特征,如果區域僅滿足①—⑥特征中的某一特征,按此特征判斷區域為噪聲或疑似病害區域,記錄疑似病害類型;如果區域滿足①—⑥特征中的多條特征,則區域判斷為噪聲區域。

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