[发明专利]一种基于特设卷积算子的沥青芯样图像提取方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于特设卷积算子的沥青芯样图像提取方法及系统，所述方法包括：S1、读取芯样原图，将芯样原图转换为标准像素大小；S2、预设一检测圆，并将该检测圆的半径设定为r像素；S3、根据S2中设定的半径r的值，生成一个卷积算子；S4、使用卷积算子对芯样原图进行卷积计算，得到卷积层矩阵；S5、重复S2至S4若干次，每次重复时，改变S2中r的值；S6、从得到的所有卷积层矩阵中，找到绝对值最大的单元；得到最符合芯样尺寸的圆半径R和芯样的圆心(X,Y)；S7、利用S6中得到的参数R、X、Y，提取芯样原图中的芯样图像。本发明能够在复杂的拍摄背景下准确提取沥青路面芯样图像，自动批量提取芯样图像，有利于提高沥青路面检测的智能化。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种基于特设卷积算子的沥青芯样图像提取方法及系统。

背景技术

公路工程沥青路面施工过程和检测验收过程经常要从路面抽取芯样，对芯样进行测试。工程技术人员也经常凭借经验通过芯样剖面的碎石比例和排布情况等，判断沥青路面的骨架结构、配比情况等，并初步判断混合料类型、路面工程质量的优劣。为避免个人判断的主观性，建立一套基于芯样图像的分析软件是非常有意义的。而图像分析的第一步需要先把芯样的标准圆形剖面从拍摄的复杂背景中提取出来。

目前，提取沥青芯样圆形图像一般采用手工操作，即采用图像处理软件查看图像的灰度值分布，选择适当的阀值，将图像变成黑白二值图，提取出芯样位置作为蒙版，再提取芯样图像。这样的方法高度依赖人的操作，需要手动尝试，不适合批量自动化图像处理。

另外，也有采用Hough(霍夫)变换的方法。该方法虽然可以检测图像中圆形图案，但对于沥青芯样而言，在圆边界上的既有较浅颜色的碎石，也有黑色的沥青，并没有实际存在的圆形线，Hough变换经过大量运算最后提取到的只能是断续的圆弧，还必须进一步处理。

另外，也有采用AI深度学习的方法，该方法通过训练来识别图像圆单元，但需要大量的训练数据集，当拍摄图像背景等与训练集比较有新特征时不容易正确识别。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种基于特设卷积算子的沥青芯样图像提取方法及系统，实现沥青芯样图像的自动智能提取，并提高智能提取的精准性。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于特设卷积算子的沥青芯样图像提取方法，包括：

S1、读取芯样原图，将芯样原图转换为标准像素大小；

S2、预设一检测圆，并将该检测圆的半径设定为r像素；

S3、根据S2中设定的半径r的值，生成一个卷积算子；

S4、使用卷积算子对芯样原图进行卷积计算，得到卷积层矩阵；

S5、重复S2至S4若干次，每次重复时，改变S2中r的值；

S6、从得到的所有卷积层矩阵中，找到绝对值最大的单元；在计算得到该单元的值时，对应使用的卷积算子中的检测圆在芯样原图上的投影即为检测得到的芯样图像边缘；该检测圆的半径r即为最符合芯样尺寸的圆半径R，该检测圆的圆心在芯样原图上的投影点(X,Y)即为芯样的圆心；

S7、利用S6中得到的参数R、X、Y，提取芯样原图中的芯样图像；

在S3中，生成卷积算子的方法为：

S31、生成一k×k的整数矩阵，其中k＞2r；

S32、在所述整数矩阵中以中心单元为圆心，r为半径作检测圆，检测圆划过的单元为基准单元，基准单元的取值为0；

S33、以基准单元为基准，向内取n层单元为内层单元，向外取n层单元为外层单元，所述内层单元和外层单元的取值不为0且互为相反数；其中，1≤n≤5；