唐建平+樊曉楠+溫興水+薛諾諾+方海洋

摘 要

圖像采集和處理是檢測(cè)車的核心技術(shù)。本文主要通過(guò)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行畸變修正，像素當(dāng)量修正，確保采集到的隧道襯砌裂縫準(zhǔn)確。通過(guò)圖像處理技術(shù)去除圖像的噪音，并進(jìn)一步提取裂縫信息，優(yōu)化圖像。進(jìn)一步對(duì)圖像處理技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該理論可以滿足隧道襯砌裂縫病害的檢測(cè)工作。

【關(guān)鍵詞】檢測(cè)車 圖像處理 實(shí)驗(yàn)分析

人工手動(dòng)檢測(cè)一直是我國(guó)乃至全球隧道病害檢測(cè)的主要手段。但是隨著高速公路的發(fā)展，人工手動(dòng)檢測(cè)方法已經(jīng)無(wú)法完成我國(guó)的高速公路發(fā)展，為了適應(yīng)隧道的建設(shè)和發(fā)展，非常需要研制快速高效的隧道病害檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隧道病害檢測(cè)的自動(dòng)化。

本系統(tǒng)圖像采集部分主要包括24臺(tái)工業(yè)以太網(wǎng)相機(jī)、4個(gè)千兆6口網(wǎng)卡、兩臺(tái)高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、24個(gè)頻閃燈、旋轉(zhuǎn)編碼器及發(fā)電機(jī)、穩(wěn)壓電源等。軟件系統(tǒng)主要由圖像采集軟件和圖像拼接處理軟件組成。

1 面陣相機(jī)采集圖像的初步畸變修正

對(duì)于隧道檢測(cè)設(shè)備，相機(jī)鏡頭畸變主要包括徑向畸變、偏心畸變、薄棱鏡畸變?nèi)?。徑向畸變主要由鏡頭上不同點(diǎn)處徑向曲率的不同而引起，其畸變程度關(guān)于圖像中心點(diǎn)對(duì)稱。這種畸變引起圖像點(diǎn)沿鏡頭徑向方向移動(dòng)，且越遠(yuǎn)離中心，畸變程度越大。

2 基于Guided濾波的Retinex圖像增強(qiáng)算法

Guided濾波器在圖像增強(qiáng)時(shí)，并沒(méi)有很大程度上改變圖像的原梯度，該濾波器在圖像的增強(qiáng)過(guò)程中，對(duì)于裂縫的外側(cè)邊緣也能很好的進(jìn)行修復(fù)，所以選取此增強(qiáng)算法。

（1）獲得所需要處理的圖像信息；

（2）得到所需要的圖像后進(jìn)一步用將裂縫信息分解為n層，同時(shí)獲得裂縫信息在最大和最小的指數(shù)信息；

（3）進(jìn)一步對(duì)分解后的指數(shù)信息進(jìn)行下一步處理；

（4）最后一步，對(duì)裂縫信息再次重構(gòu)，輸出相應(yīng)的圖像。

進(jìn)一步的，根據(jù)采用的圖像增強(qiáng)算法特點(diǎn)，本文選取主成分分析法（PCA）尋找最適合的閾值T。這個(gè)方法主要思路是通過(guò)運(yùn)算裂縫信息圖像數(shù)據(jù)矩陣X的協(xié)方差矩陣，求λ、A，分別代表特征值和特征向量，進(jìn)而得到正交變換矩陣Q來(lái)解方程組。

為海森矩陣的主對(duì)角矩陣，權(quán)重系數(shù)矩陣設(shè)計(jì)為Guided濾波器的權(quán)值函數(shù)。最后用Mallat算法進(jìn)行重構(gòu)，這樣便獲得處理后的圖像。

3 基于小波變換的圖像融合

圖像的融合是對(duì)隧道檢測(cè)車圖像采集系統(tǒng)所采集到的相同的圖像進(jìn)行優(yōu)化處理，通過(guò)這種優(yōu)化處理，可以將該部分裂縫信息更好的呈現(xiàn)出來(lái)，更方便后期處理。這種圖像的相容主要由三步組成：

第一步：圖像像素的合成；

第二步：圖像特征的合成；

最后一步：圖像決策的合成。

4 基于直方圖變換法的局部閾值分割

直方圖變換法利用像素的某種局部性質(zhì)，將原來(lái)的直方圖變換成具有更深波谷的直方圖，或者使波谷變成波峰，使得股點(diǎn)或峰點(diǎn)便于檢測(cè)。由微分算子的性質(zhì)可以推知，目標(biāo)與背景內(nèi)部像素的梯度小，而目標(biāo)與背景之間的邊界像素的梯度大。于是可以根據(jù)像素的梯度值做出一個(gè)加權(quán)直方圖。這樣，新直方圖中對(duì)應(yīng)的波峰基本不變，但因?yàn)闇p少了邊界點(diǎn)，所以波谷應(yīng)該比原直方圖更深，則運(yùn)用波谷的灰度值作為閾值對(duì)圖像進(jìn)行分割。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

如圖1所示，本技術(shù)處理效果基本符合裂縫檢測(cè)的要求，處理技術(shù)對(duì)裂縫的提取和分割達(dá)到了一定的要求，供后期進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]盧曉霞.基于圖像處理的混凝土裂縫寬度檢測(cè)技術(shù)的研究[D].成都：成都電子科技大學(xué)，2010.