[发明专利]一种水库大坝护坡表面损伤视觉检测方法及仿生装置

权利要求书

1.一种水库大坝护坡表面损伤视觉检测方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)摄像机标定：首先，分别对两个摄像机进行标定，获取用于校正拍摄图像畸变的摄像机内部参数和畸变参数；进行立体视觉的标定，得到两个摄像机之间的位置关系及用于进行三维重构的重投影矩阵；

(2)获取校正图像：通过摄像机来捕获全方位裂纹或凹坑的数字图像，然后根据摄像机的标定结果对数字图像进行畸变校正，得到裂纹或凹坑的校正图像；

(3)灰度化与平滑：将裂纹或凹坑的校正图像进行灰度化，将其R、G、B三个通道，每个通道以不同的权值进行加权平均；然后用高斯函数对检测区域进行平滑处理，获得裂纹或凹坑的平滑单通道灰度图像；

(4)改进Canny边缘检测：对裂纹或凹坑的平滑单通道灰度图像的边缘信息进行检测，采用改进的Canny边缘检测算法，根据图像的整体特征进行高阈值H和低阈值L的选择，使得检测到的边缘信息比较多且连续，从而检测出裂纹或凹坑的完整边缘信息；

(5)基于小波变换去噪：基于小波变换Canny算法进一步去除杂草类噪声，针对含有杂草类噪声的复杂背景，先建立一个核函数φ(x,y)，然后进行边缘检测，如果核函数φ(x,y)的积分为0，再对x,y两个方向上的导数做基本小波；然后对去除了杂草类噪声的裂纹或凹坑的表面进行三维重构；

(6)立体匹配：在获取了校正图像对并去除杂草类噪声后，对左右摄像机的左右图像进行立体匹配，获得各匹配点的视差图；

(7)三维重构：得到步骤(6)的视差图后，再依据步骤(1)得到的重投影矩阵，生成三维点云，进行三维重构；

(8)评估损伤形式与程度：依据损伤的不同形态，分别选择几何数学的方法，拟合裂纹或凹坑的长度、宽度或近似直径、深度参数；然后进行评估，得到损伤程度和损伤形式，最后将相关数据反馈给用户。

2.根据权利要求1所述的水库大坝护坡表面损伤视觉检测方法，其特征在于：步骤(3)中，采用高斯函数进行平滑处理，高斯平滑滤波器的核内的数是呈现高斯分布的，为了消除噪声干扰并且不影响损伤区域的信息，在进行图像平滑处理时，高斯函数的标准方差σ的选取是鉴于图像的整体特性，将最小方差作为选取σ值的度量标准，其中M、E、σ分别是N×N窗口内的均值、方差和高斯标准方差；E_min是最小方差，当方差最小时，σ最小值为1；

E_min＝min(E) (3)

3.根据权利要求1所述的水库大坝护坡表面损伤视觉检测方法，其特征在于：步骤(4)中，采用改进的Canny边缘检测算法进行高阈值H和低阈值L的选择，其算法如下；

其中E_ave、f_ave、l_w、l_h分别是平均方差、平均灰度、图像的宽度、图像的高度；其中低阈值L＝H/2，M是指在N×N窗口内的均值，k＝1/M，E_min是最小方差，f_m(i,j)是在图像中第i行、第j列位置的像素值。