[发明专利]一种大坝表面裂缝骨架提取方法

权利要求书

1.一种大坝表面裂缝骨架提取方法，其特征在于，该方法步骤包括：

步骤1：利用工业相机对大坝裂缝进行图像采集；

步骤2：对采集到的所述图像进行斑点检测；

步骤3：用卡尔曼滤波跟踪算法标出所述图像中斑点的位置；

步骤4：利用数学形态学的方法去除标出的斑点，得到去除斑点的大坝裂缝图像；

步骤5：对去除斑点的大坝裂缝图像进行基于遗传算法的骨架提取操作；

先对所述图像进行预设想要提取的斑点数，默认设置为120个；

预设LoG参数，sigma参数初始值设为2，最终值设为15，sigma参数增长步长为1，对图像计算尺度规范化的高斯拉普拉斯算子；

接着对图像进行梯度最大值的搜索，对局部极值进行降序排列，提取最大极值点并将该极值点作为提取的一个斑点放入到斑点数组；

每提取完一次斑点后都对图像进行一次基于暗通道的图像增强操作；

循环提取所需要的斑点数；

所述图像增强操作为：建立图像退化模型，计算大气光值，粗略得到透射率预估值，对所述透射率预估值进行优化得到精确的透射率值，对退化模型逆变换；

所述图像退化模型的建立公式2为：

E_dt(d，λ)＝E₀e^-β(λ)d；

E_a(d，λ)＝A(1-e^-β(λ)d)；

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))；

其中，A为环境光，表示的是为无穷远点处的大气光，E_dt(d，λ)为衰减模型，E_a(d，λ)为大气光模型；C指的是RGB三通道；I(x)为输入图像I在像素点x处的值，J(x)为输出图像，t(x)＝e^-βd(x)为场景点的透射率；

从所述输入图像I中寻找对应的具有最高亮度的点的值，作为所述大气光值；

对原图进行下采样，缩小为原图的1/4；

利用传统法快速求得缩小后图像的透射率，此透射率为所述透射率预估值；

利用数学形态学的方法提取图像的边缘信息，进行膨胀化处理，得到图像的二值信息图；

中心像素的透射率为周围像素预估透射率的加权和，权值为中心像素到周围像素欧式距离的倒数；

将所述中心像素的透射率代入退化模型；

逆操作进行图像增强；

导入所述图像，进行卡尔曼滤波器初始化，循环遍历所有图像，计算并标出所求斑点所在的质心坐标及半径，对卡尔曼滤波器进行更新操作；

所述步骤5具体包括：

步骤a：读入图像；

步骤b：将RGB图像转为灰度图像；

步骤c：将读入的图像缩小为原来尺寸的0.4倍；

步骤d：定义染色体长度Ichrom为8，定义种群大小popsize为10，定义杂交概率cross_rate为0.7，定义变异概率muration_rate为0.4，定义最大遗传代数maxgen为150；

步骤e：初始化种群；

步骤f：进行遗传操作；

步骤g：用所找到的阈值进行图像分割，完成骨架提取；

计算图像尺度规范化的高斯拉普拉斯算子，其公式如下：

其中σ为尺度，x，y为像素大小，为尺度规范化的高斯拉普拉斯算子，为高斯拉普拉斯算子；

所述步骤f中所述遗传操作包括：计算适应度值及排序，进行精英选择操作、交叉操作和变异操作；

去除图像的斑点，具体包括：

按照升序顺序对检测斑点数组进行逐一操作；

以斑点像素值为中心，建立一个5*5的图像邻域；

斑点的像素值为周围像素值的加权和，权值为中心像素到周围像素的欧式距离的倒数；

检测斑点数组是否指向最后一个，如果没有指向最后一个继续进行周围像素值的加权替换操作。

2.根据权利要求1所述的大坝表面裂缝骨架提取方法，其特征在于，所述步骤1中的采用的所述工业相机为支持2592×1944@30fps高清画面输出，支持H.265高效压缩算法，支持0.02Lux/F1.6彩色,0.002Lux/F1.6黑白，摄像头支持23倍光学变倍，16倍数字变倍，照明系统采用高效红外阵列，低功耗，照射距离达200m；支持三码流技术，每路码流可独立配置分辨率及帧率，支持3D数字降噪、宽动态、透雾、强光抑制和电子防抖的工业相机。