桥梁裂缝图像处理研究

摘要

本文利用数字图像处理的方法，对桥梁裂缝图像处理的整个流程依次进行了相关研究。本文的主要工作是:
　　(1)阐述了桥梁裂缝图像采集系统的总体设计，并对采集系统的精度与误差进行了理论分析，讨论系统中的主要部件即相机与云台的参数要求。
　　(2)本文针对桥梁裂缝的特点，对图像预处理流程中的图像灰度化、图像滤波和图像增强三个步骤分别进行了讨论，随后制定出一套适用于桥梁裂缝图像预处理流程的具体方法步骤。
　　(3)对基于渗流模型的裂缝检测算法进行研究与改进。本文对基于渗流模型的裂缝检测算法实际计算整幅图像复杂度高的问题，提出使用局部自适应二值化方法预选渗流区域像素集，在尽量保证算法检测准确度的前提下加速处理速度。之后本文利用形态学闭运算和连通域环状特征去除噪声，提高了裂缝提取的准确度。
　　(4)对裂缝进行宽度测量。本文基于改进Zhang Suen骨架提取方法提取的骨架像素，使用基于角度模板的裂缝宽度计算方法测量裂缝的宽度。随后本文结合8方向链码和DFS制定出一种半自动裂缝宽度参数特征计算方法，计算出选中局部裂缝区域的平均宽度和最大宽度。
　　(5)设计开发出一款基于桥梁裂缝图像采集系统的桥梁裂缝检测软件。该系统对输入的单张或多张桥梁裂缝图像，利用本文所述的方法进行图像处理，并输出相应信息，以供使用者参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 桥梁裂缝检测系统

1．2．2 桥梁裂缝图像处理算法

1．3 论文的内容及结构

第2章 图像采集系统分析设计

2．1 图像采集系统整体构架

2．2 数字图像与真实画面间的尺度换算

2．2．1 理想模型下拍摄精度公式推算

2．2．2 云台误差判定

2．3 图像采集系统硬件评判

2．4 本章小结

第3章 裂缝图像预处理

3．1 图像预处理流程

3．2 图像的灰度化

3．3 图像滤波

3．3．1 双边滤波

3．3．2 导向滤波

3．4 图像增强

3．4．1 分段线性变换

3．4．2 gamma变换

3．4．3 高反差保留

3．4．4 直方图均衡化

3．5 实验分析

3．5 本章小结

第4章 桥梁裂缝的提取

4．1 基于渗流模型的裂缝检测算法

4．1．1 算法原理

4．1．2 算法分析

4．2 待渗流像素集预选加速技术

4．3 形态学操作与连通域环状特征相结合的裂缝区域的提取方法

4．3．1 基于形态学的裂缝连接

4．3．2 基于连通域环状特征的裂缝去噪

4．4 实验验证

4．5 本章小结

第5章 桥梁裂缝的宽度测量

5．1 基于角度模板的裂缝宽度计算

5．2 半自动裂缝宽度测量

5．2．1 半自动测量策略

5．2．2 裂缝骨架的提取

5．2．3 基于8方向链码和DFS的路径选择

5．2．4 裂缝宽度特征参数计算

5．3 实验验证

5．4 本章小结

第6章 桥梁裂缝检测软件系统设计

6．1 系统设计框架

6．2 系统主要实现

6．2．1 类与接口设计实现

6．2．2 系统前端实现

6．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢