[发明专利]一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法

摘要

本发明公开了一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取方法，具体包括如下步骤：将采集到的路面三维图像数据存入图像数据矩阵A_m×n中，首先用斜率渐变的断点插值算法对矩阵A_m×n进行预处理，得到处理后的数据矩阵A'_m×n；然后对预处理后的路面数据矩阵A'_m×n进行双向标准差滤波处理，得到滤波后的路面三维图像数据矩阵A″_m×n；之后提取图像数据矩阵A″_m×n的每行数据，分别进行smooth平滑和曲线拟合处理，根据平滑曲线和拟合曲线提取出路面裂缝的轮廓线，从而提取出裂缝。本发明算法复杂度低、运行时间短，无需人工参与，与根据傅里叶滤波提出的对基线进行改进的算法相比，该算法得到的基准线是连续光滑的，更能方便之后对裂缝的处理。

主权项

1.一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法，包括：步骤1，读取路面三维图像数据矩阵Am×n；其特征在于，还包括以下步骤：步骤2：对路面三维图像数据矩阵进行预处理，得到预处理后三维图像数据矩阵A'm×n；具体包括如下操作：步骤21：找出路面三维数据图像矩阵Am×n中每一行数据的断裂区域；对于每一行执行步骤22；步骤22：建立该行数据对应的坐标系，横坐标为该行中数据的列号，纵坐标为每个列号对应的数据；将该行中断裂区域两侧的数据坐标列号分别标记为x1和xn；x1和xn在坐标系中对应的纵坐标值为g(x1)和g(xn)；计算x1和xn点在坐标系中的斜率g'(x1)和g'(xn)以及x1到xn之间坐标值的平均斜率g'(x)；最后分别计算斜率g'(x1)和g'(xn)与平均斜率g'(x)的距离d'x和t'x，计算公式如下所示：步骤23：建立新的坐标系，横坐标为该行数据断裂区域的列号，纵坐标为该断裂区域内每个列号对应的数据在步骤22建立的坐标系中的斜率；利用式(2)、(3)计算得到x1之后的第一个点x2的坐标；然后将x2作为新的x1，重新利用(2)、(3)计算得到新的x1之后的第一个点的坐标；依次类推，得到x1到xn之间的所有点的坐标；将上述得到的坐标值分别对应列号插入三维数据图像矩阵中的对应位置；步骤24，重复步骤22‑23，将三维数据图像矩阵的所有行处理完毕，得到预处理后的三维图像数据矩阵A'm×n；步骤3：对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理，得到去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n；具体包括如下操作：步骤31：逐行取三维图像数据矩阵A'm×n的数据，如第i行数据li＝(ai1,ai2,...aij)(i＝1,2...m)求出第i行数据l_i的算术平均值和标准差S_i；依次取该行中的每一个数据a_ij，如果满足条件式则用算术平均值代替该点数据值a_ij，k是行滤波系数；逐行消除图像噪声点后，用同样的方法逐列处理，对所有列中的数据进行处理，再次消除噪声点；步骤32：采用与水平方向一定夹角的11×11的结构元素模板对三维图像数据矩阵作开运算；步骤33：采用5×5的球结构元素模板对数据矩阵作膨胀运算，填充边缘，消除数据中的零值点，得到去噪之后的三维图像数据矩阵A”m×n；步骤4：提取去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据，分别进行smooth平滑处理和曲线拟合处理，得到平滑曲线和拟合曲线；根据得到的平滑曲线和拟合曲线提取基准线，即为路面的横断面轮廓线，将每一行的数据处理后，最终提取出完整的路面裂缝。