• ISSN 0258-2724
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基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取

罗佳 刘大刚

罗佳, 刘大刚. 基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(6): 1137-1141, 1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.007
引用本文: 罗佳, 刘大刚. 基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(6): 1137-1141, 1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.007
LUO Jia, LIU Dagang. Tunnel Crack Extraction Based on Adaptive Threshold and Connected Domain[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(6): 1137-1141, 1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.007
Citation: LUO Jia, LIU Dagang. Tunnel Crack Extraction Based on Adaptive Threshold and Connected Domain[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(6): 1137-1141, 1149. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.007

基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.007
详细信息
    作者简介:

    罗佳(1981—),女,副教授,硕士,研究方向为图像处理与模式识别,E-mail: luojia_dou@163.com

    通讯作者:

    刘大刚(1979—),男,副教授,博士,研究方向为隧道与地下工程,E-mail: ldg980272@163.com

  • 中图分类号: TP391;U455

Tunnel Crack Extraction Based on Adaptive Threshold and Connected Domain

  • 摘要: 为了解决传统人工隧道裂缝检测存在诸如效率低、主观性大、安全性差等弊端,利用裂缝具有方向性和连续性等特征,提出了一种基于自适应阈值和连通域标记的隧道裂缝提取方法. 首先,根据裂缝的方向性特征,设计了一种阿拉伯数字算法(Algorithmic)对裂缝进行粗提取,其中对于该算法公式中的阈值选取进行了自适应阈值化,利用改进的阈值迭代法完成系统自动获取最佳阈值,无需人工干预;然后,根据裂缝的连续性特征,采用数学形态中的连通域标记法对裂缝进行细提取,其中通过控制连通域面积大小,实现裂缝粗提取后的去噪处理,通过膨胀和腐蚀操作实现裂缝粗提取后的修复处理;最后,选取了共计165张不同类型的裂缝图像作为实验样本,在MATLAB上进行仿真实验. 从实验数据可以看出,自适应阈值和连通域标记的提取方法其提取精度可高达94.2%,平均运行时间仅35.4 s,误识率和拒识率已控制在2.7%和1.1%,相较于传统的图像处理方法有着显著的提高,充分展现出良好的应用前景.

     

  • 图 1  图像预处理

    Figure 1.  Image preprocessing

    图 2  方向线模板

    Figure 2.  Direction line template

    图 3  垂直方向线L(1)模板与其对应像素

    Figure 3.  Vertical direction line L(1) template and its corresponding pixel

    图 4  裂缝粗提取

    Figure 4.  Crack extraction

    图 5  连通域标记

    Figure 5.  Connected domain markup

    图 6  实验样本

    Figure 6.  Experimental sample

    图 7  裂缝细提取

    Figure 7.  Fine extraction

    表  1  算法对比数据

    Table  1.   Algorithm comparison data

    算法 正确率/% 误识率/% 拒识率/% 平均时间/s
    文献[14] 89.3 6.3 4.4 37.2
    文献[15] 92.7 4.1 3.2 48.7
    本文 94.2 2.7 1.1 35.4
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  • 收稿日期:  2018-03-17
  • 刊出日期:  2018-12-01

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