[发明专利]一种隧道衬砌裂缝病害长度计算方法

说明书

本发明公开了一种隧道衬砌裂缝病害长度计算方法，其包括：将裂缝语义分割掩码二值化处理并进行形态学闭合操作；基于各分割连通域搜寻裂缝端点，区分交叉裂缝与规则裂缝，并基于astar算法细化提取裂缝骨架；基于各细化后裂缝骨架端点进行聚类计算，整合属于同一条裂缝的骨架信息；计算区分实例后的裂缝骨架长度。本发明数据源为通过语义分割模型检测输出的隧道表观裂缝病害的语义分割掩码图像，基于后处理操作对裂缝进行细化提取骨架，并基于端点聚类算法实现裂缝的实例区分，对裂缝长度进行精确计算，相对于现有依靠人工判别和测量病害，其工作效率大大提高。

技术领域

本发明涉及隧道病害检测技术领域，特别涉及一种隧道衬砌病害检测方法。

背景技术

在隧道的服役期间，受施工质量、地质条件和运营年限的影响，隧道常产生衬砌裂缝、渗漏水等病害。衬砌病害会使衬砌结构的有效厚度降低，严重影响了工程安全性、稳定性与耐久性，因此，隧道病害的检测在隧道日常养护中不可避免，建立一套有效隧道衬砌病害检测识别机制具有十分重要的意义。

目前对隧道裂缝病害的检测依赖人工进行判别，主观性强、可追溯性差，难以保证检测结果的准确性和完整性，且存在效率低安全性低的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道衬砌裂缝病害长度计算方法，以解决人工判别隧道裂缝病害主观性强、效率低、准确性低的技术问题。

本发明隧道衬砌裂缝病害长度计算方法包括以下步骤：

1)将裂缝原图经语义分割模型处理后得到裂缝分割掩码，对裂缝分割掩码进行二值化处理，再基于形态学闭合操作依次进行膨胀与腐蚀处理，以修复裂缝分割结果中的微小断裂；

2)通过形态学连通域算法区分各个裂缝分割掩码的连通域，基于端点搜寻算法搜索各连通域的端点；端点搜寻算法包括以下步骤：

第一步，基于连通域掩码信息提取定位框，沿定位框的四个顶点出发，分别沿x方向、y方向搜寻w/2，h/2距离，w为定位框的宽度，h为定位框的高度，搜索接触到定位框的掩码像素点，即触界点，并将搜寻到的触界点作为端点，若存在多个相邻触界点，则选择居中点作为端点；

第二步，若从同一个顶点出发搜索出两个端点(x₁,y₁)、(x₂,y₂)，计算两点间直线距离，同时使用Astar寻路算法计算两点间最短路径距离，对最终触界点的保留规则如下所示：

L_Astar为两个端点(x₁,y₁)、(x₂,y₂)之间的最短距离；

3)区分交叉裂缝与规则裂缝，基于astar算法细化提取裂缝骨架：

对于每个连通域搜索所得的连通域端点进行分类处理，将仅含两个端点的掩码连通域判定为规则裂缝，直接基于astar寻路算法提取规则裂缝的骨架；

对含有三个端点的掩码连通域，进一步判别裂缝类型，具体判定规则如下：分别利用astar寻路算法搜索三个端点两两之间的的最短路径，并根据路径长短排序并记为L_max、L_mid、L_min，利用三条路径长度L_max、L_mid、L_min间关系制定裂缝形态判定规则，如公式所示，若L_max近似等于L_mid与L_min之和，则判定为规则裂缝，取最长路径L_max为裂缝骨架；反之则判定为交叉裂缝；