(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210252113.5 (22)申请日 2022.03.15 (71)申请人 招商局重庆交通科研设计院有限公 司 地址 400000 重庆市南岸区学府大道3 3号 (72)发明人 熊邵辉　陈斌　陈亨驰　王鹏　 朱俊良　陈伟　 (74)专利代理 机构 重庆鼎慧峰合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 50236 专利代理师 周维锋 (51)Int.Cl. G06V 20/20(2022.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方 法 (57)摘要 本发明涉及一种基于图像技术的桥梁表面 裂缝识别方法， 包括： 采集桥梁表面的图像信息； 通过前处理得到裂缝上边缘、 骨架和下边缘三条 单像素宽度曲线以及像素点的三维坐标； 采用三 点插值法分别拟合裂缝上边缘、 骨架和下边缘曲 线的曲线函数， 求解出骨架曲线上像素点处法线 方向的裂缝宽度和裂缝上边缘、 下边缘曲线的二 阶导数， 分别计算出裂缝宽度和二阶导数的方 差， 乘以相应权重系数后相加构造真伪判别系 数， 通过设置真伪判别系数阈值识别桥梁表面裂 缝真伪。 本发明算法以裂缝宽度变化值、 边缘曲 线凹凸性为区别裂缝真伪的主要特征值， 构造判 别系数进行真伪识别， 计算效率和识别准确率 高， 为桥梁表 面混凝土裂缝检测定量评价提供了 有效保障。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114519826 A 2022.05.20 CN 114519826 A 1.一种基于图像技 术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1、 采集 桥梁表面的图像信息； 步骤S2、 对采集的图像信息 中含有裂缝的图像进行前处理， 获取裂缝上边缘、 骨架和下 边缘三条单像素宽度曲线以及曲线上每 个像素点的三维坐标； 步骤S3、 计算裂缝骨架曲线法线方向裂缝宽度方差； 步骤S4、 计算裂缝 上边缘曲线二阶导数值方差； 步骤S5、 计算裂缝 下边缘曲线二阶导数值方差； 步骤S6、 分别将法线方向裂缝宽度方差、 上边缘曲线二阶导数值方差和下边缘曲线二 阶导数值方差乘以相应权重系数后相加构 造真伪判别系数， 通过设置 真伪判别系数阈值识 别桥梁表面裂缝真伪。 2.根据权利要求1所述的一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特征在于， 在 所述步骤S2中， 所述前处 理包括以下子步骤： 子步骤S21、 尺寸标定， 计算每 个像素点的单边尺寸和平面 坐标； 子步骤S2 2、 裂缝关键信息提取， 得到裂缝 上边缘、 骨架和下边 缘三条单像素宽度曲线； 子步骤S23、 按走向排序， 分别按走向计算裂缝上边缘、 骨架和下边缘三条单像素宽度 曲线上每 个像素点的排列序号； 所述 三维坐标包括平面 坐标和排列序号。 3.根据权利要求1所述的一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特征在于， 所 述步骤S3包括以下子步骤： 子步骤S31、 采用三 点插值法拟合裂缝骨架曲线函数， 求出中间点的法线方程； 子步骤S32、 分别在裂缝上边缘曲线和裂缝下边缘曲线与法线交点两侧的特定范围内 求直线方程代替该 处边缘曲线； 分别求解出该 处裂缝上边缘和裂缝下边缘直线方程与法线 方程的交点 坐标； 子步骤S33、 计算两个交点之间的距离作为骨架曲线在该像素点处法线方向的裂缝宽 度Dn； 子步骤S34、 重 复子步骤S31～子步骤S33， 逐个计算出裂缝骨架曲线上第二个像素点至 倒数第二个 像素点之间各像素点对应的法线方向裂缝宽度Dn； 子步骤S3 5、 计算法线方向裂缝宽度Dn的平均值 计算公式如下： 子步骤S3 6、 计算法线方向裂缝宽度的方差 计算公式如下： 其中， N为裂缝骨架的单像素宽度曲线上像素点的最大排列 序号。 4.根据权利要求1所述的一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特征在于， 所权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114519826 A 2述步骤S4包括以下子步骤： 子步骤S41、 采用三 点插值法拟合裂缝 上边缘曲线函数， 并计算中间点处二阶导数值； 子步骤S42、 重复子步骤S41， 逐个计算出裂缝上边缘曲线上第二个像素点至倒数第二 个像素点之间各像素点对应的二阶导数值； 子步骤S43、 计算上边 缘曲线各像素点对应二阶导数值的平均值； 子步骤S44、 根据上边缘曲线各像素点对应的二阶导数值及上边缘曲线各像素点二阶 导数的平均值计算上边 缘曲线二阶导数值的方差 。 5.根据权利要求4所述的一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特征在于， 采 用三点插值法拟合裂缝 上边缘曲线函数， 并计算中间点处二阶导数值的方法为： 取裂缝上边缘曲线三个连续像素点， 其三维坐标为依次为Sl‑1(xl‑1,yl‑1,l‑1)、 Sl(xl, yl,l)、 Sl+1(xl+1,yl+1,l+1)； 其中， 2≤l≤L ‑1， L为裂缝上边缘的单像素宽度曲线上像素点的 最大排列序号； 当xl‑1、 xl、 xl+1均不相等时， 通过三点插 值法拟合得到的上边曲线函数为 ysl＝ax2+bx+c， Sl(xl,yl,l)点处的二阶导数为： ysl″＝2a； 当xl‑1＝xl或xl＝xl+1或xl‑1＝xl+1时， 设在Y OX坐标系下通过三点插值法拟合得到的上边 缘曲线函数为 求其反函数得到在XOY坐标系下上边缘曲线函数为 Sl(xl,yl,l)点处的二阶导 函数为： 若a>0且 时， 若a>0且 时， 若a<0且 时， 若a<0且 时， 当xl‑1＝xl＝xl+1时， 上边缘曲线函数为 直线， Sl(xl,yl,l)点处的二阶导数为： ysl″＝0。 6.根据权利要求5所述的一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特征在于， 计 算上边缘曲线各像素点对应二阶导数值的平均值的计算公式如下： 其中， 表示上边 缘曲线各像素点对应二阶导数值的平均值。 7.根据权利要求6所述的一种基于图像技术的桥梁表面裂缝识别方法， 其特征在于， 计 算上边缘曲线二阶导数值的方差的计算公式如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114519826 A 3