[发明专利]一种基于图像连通与骨架分析的裂缝尺寸测量方法

说明书

本发明公开了一种基于图像连通与骨架分析的裂缝尺寸测量方法，具体为：通过对原图像进行图像预处理及裂缝分割，检测每条裂缝连通图，通过对连通图内所有像素点数量求和计算连通图的面积，然后提取图像的骨架，对连通图内所有像素点进行欧几里德距离变换，从计算得到的连通图的距离变换矩阵中抽取骨架上像素点的距离变换值；计算求取骨架、最大裂缝宽度、最大裂缝位置信息，在原图像上绘制骨架线，并标注裂缝编号及宽度值，完成图像裂缝可视化标记后保存图像文件。本发明的有益效果是：本发明可以用于多种场景的裂缝尺寸测量，具有应用范围广、适应性强、测量准确、消耗算力小、运行效率高等特点。

技术领域

本发明涉及图像分析处理技术领域，尤其涉及一种基于图像连通与骨架分析的裂缝尺寸测量方法。

背景技术

本发明所述的裂缝，是指物体表面裂成狭长的缝，常见于地质构造、工业产品、道路、建筑物、河堤等。裂缝在很多情况下是一种缺陷，存在潜在的隐患，人们都希望尽早发现它，以便及时采取相应措施。对裂缝的发现、识别、测量有很多种方法，比如人眼观测法、实地测量法、仪器测量法、电子射线扫描分析法、图像分析法等等。

近些年来，计算机视觉技术快速发展，越来越多的科研人员开始利用数字图像处理与分析技术研究裂缝的检测、识别，甚至计算裂缝的长度、宽度等尺寸。由于数字图像分析方法具有普遍适应性，成本相对较低，目前被广泛应用。应用这项技术，可以代替部分人工，提高生产效率，降低成本。可以用于工业产品、道路、建筑物、河堤、大坝等的裂缝缺陷检测，用途相当广泛。

但由于裂缝形状各异，无固定规则，且环境背景各不相同，又受到光照、拍摄角度等影响，干扰因素众多，要想在复杂背景中准确识别裂缝往往是很难的事，更别说还要精确测量裂缝的各项尺寸了。

通过研究近两年的论文发现，目前基于图像处理分析技术测量裂缝宽度的常用方法分为以下几类：①基于裂缝周长与面积的对应关系求解裂缝的平均宽度值；②通过计算裂缝内每个像素点对应的最大内切圆的集合求裂缝最大宽度；③检测边缘轮廓，计算图像中每个像素点到轮廓边缘的距离求解裂缝最大宽度。

我们逐一对以上三种方法加以分析，第①种方法显然是一种近似求解方法，而且只能求解宽度平均值，且无法保证准确度；第②种方法是一种有效的方法，但只能求解最大宽度，且运算量巨大，非常耗时，实时性场合不适用；第③种方法借助轮廓检测方法也是一种较好的方法，但问题是，轮廓与裂缝并不能完全等同，当有多条裂缝交错时，同一条裂缝会被识别成多条轮廓，从而造成误识别，直接导致求解错误，因此，该方法具有一定的局限性。

通过对现有技术做研究分析，发现有的方法不够准确，有的方法性能不好，有的方法难以适应复杂裂缝场景，而且能够测量的尺寸属性有限，很难满足实际业务的要求。

本发明重点要研究的内容是，针对不同的裂缝场景，研究一种通用的裂缝尺寸测量方法，基于图像处理与分析理论，利用图像连通与骨架分析技术，从一副含有裂缝的图像中快速提取出每条裂缝，并求解出裂缝的长度、面积、最小宽度、最大宽度及位置、平均宽度等属性值。

发明内容

针对上述现有技术中识别不够准确、性能不好、难以适应复杂裂痕场景等问题，本发明提供一种基于图像连通与骨架分析的裂缝尺寸测量方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于图像连通与骨架分析的裂缝尺寸测量方法，所述测量方法为：

步骤S1：加载一张含有裂缝的场景彩色图像img_src，对彩色图像img_src进行预处理、裂缝分割，检测出彩色图像img_src中的裂缝连通图和裂缝连通图的数量graph_count；

步骤S2：遍历每条裂缝连通图，将循环变量i置为0，计算第i条裂缝连通图的裂缝面积，过滤掉裂缝面积较小的裂缝连通图；