[发明专利]一种基于遗传规划与渗流模型的混凝土表面裂缝检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土表面裂缝识别技术领域，具体涉及一种基于遗传规划与渗流模型的混凝土表面裂缝检测方法。

背景技术

混凝土表面裂缝是建筑物、桥梁、隧道、路面等基础设施结构性病害的主要表现形式，与自然危害如渗漏水、衬砌区域性劣化等相互作用，形成恶性循环，降低以上基建设施结构的安全性、稳定性、可靠性，造成安全隐患，甚至危及人们的人身安全。为了评价这些基建设施出现结构性危害后的稳定性，掌握裂缝的病态形态与其开裂程度，必须对这些基建设施的混凝土表面裂缝进行检测，为基础设施结构的安全评估和病害治理提供依据。

现有的混凝土表面裂缝检测方法采用基于遗传规划算法或基于渗流模型的裂缝检测方法。存在以下缺点：使用遗传规划算法来组织训练已知的图像滤波器，进行裂缝检测，具有自动化检测、效率高的优点，但存在部分裂缝断裂，对细小裂缝检测精度不高。基于渗流模型的裂缝检测算法，可对大幅图像的局部细节进行渗流检测，也可检测细小裂缝，准确率高，但算法对图像中每个渗流像素点进行渗流处理，存在过多冗余计算。因此，提供一种检测精度高、效率高的混凝土表面裂缝检测方法就很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的检测精度低、效率低的技术问题。提供一种新的混凝土表面裂缝检测方法，该混凝土表面裂缝检测方法具有检测精度高、效率高的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种基于遗传规划与渗流模型的混凝土表面裂缝检测方法，所述方法包括：

(1)采集混凝土表面图像为原始图像，使用改进遗传规划方法训练出最优图像处理模型，基于最优图像处理模型对原始图像进行预处理，同时去除点状噪声，得到预处理图像；

(2)在预处理图像上，使用并行骨架提取方法提取裂缝骨架，得裂缝骨架终端节点，将裂缝骨架终端节点加入端点集P_end；

(3)使用渗流检测方法进行检测，将结果为裂缝的区域设为预提取图像；

(4)使用基于区域延伸的裂缝连接方法对预提取图像中的断裂的裂缝进行连接，进行去噪处理后，得到结果为混凝图表面图像的真实裂缝。

本发明的工作原理：本发明首先使用基于遗传规划算法的思想，以传统边缘检测算法和连通区域划分算法等作为图像处理模型节点，选取多幅具有不同裂缝特征的混凝土表面图像作为训练集，利用改进遗传规划算法训练出最佳裂缝检测模型，然后利用裂缝检测模型检测出图像整体裂缝框架，之后利用渗流算法在上一步检测结果的基础上，对细小裂缝进行精确检测，最后通过计算检测结果中连通区域的圆度特征与长度特征去除误检测区域，得到混凝土表面真实裂缝。能够精确、快速地检测到混凝土表面裂缝，能够有效排除污点、掉块、渗漏水等多种干扰因素，具有良好的鲁棒性。

上述方案中，为优化，进一步地，所述使用渗流检测方法进行检测包括：

(a)取端点集P_end中一点为锚点，使用渗流检测方法对裂缝细小裂缝进行检测；

(b)重复(a)将端点集P_end中所有端点均得到精检测图像。

进一步地，所述改进遗传规划方法包括使用改进选择算子。

进一步地，所述改进选择算子为基于适应度和节点规模双层竞赛选择算子。

进一步地，所述于适应度和节点规模双层竞赛选择算子包括：

(A)在适应度优先原则或节点规模优先原则中择一选择作为第一优先级，未选择的原则作为第二优先级；

(B)算子内部采用参数M控制选择概率，适应度或节点规模为选择算子依赖的概率为M/2；

(C)当M＝M1时，随机选择适应度或节点规模为选择算子依赖；当M＝M2时，同时选择适应度和节点规模作为选择算子依赖。

进一步地，所述使用并行骨架提取方法提取预提取裂缝骨架还包括结合优化的8邻域方向链码扫描与跟踪原理进行单一像素处理并消除毛刺。

本发明的有益效果：

效果一，检验精度高、效率高；

效果二，能够有效排除污点、掉块、渗漏水等多种干扰因素；

效果三，具有较强的鲁棒性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1，基于遗传规划与渗流模型的混凝土表面裂缝检测方法示意图。

图2，原始图像示意图。

图3，使用人工提取处理的图像处理结果示意图。

图4，使用遗传规划方法图像处理模型结果示意图。