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基于数字图像处理的沥青路面裂缝识别技术研究
| 论文题名： | 基于数字图像处理的沥青路面裂缝识别技术研究 |
| 关键词： | 高速公路;沥青路面;裂缝识别;数字图像处理 |
| 摘要： | 作为沥青路面最重要的两种破损形式，疲劳开裂和车辙已经成为影响路面使用性能的主要因素。根据交通部《高速公路养护质量检测方法（试行）》之规定，公路养护部门需要定期对公路路面状况进行病害调查，以便指定相应的维修养护策略。而沥青路面裂缝是路面疲劳开裂与车辙的直观表现形式，因此沥青路面裂缝必然成为路面调查的一项重要指标。传统的人工裂缝调查方法越来越不能适应高速公路发展的要求，其主要缺陷是速度慢，个人主观程度大，而且花费高，危险，还影响正常交通。因此，研发有效的自动检测算法是当前急待解决的热点和难点问题。本文将针对路面破损图像裂缝检测算法中存在的一些难题，运用数字图像学原理和方法，从路面图像的增强、分割、裂缝的度量和分类、集成图像的路面管理系统等多个方面进行研究。并根据路面破损图像特点，重点研究路面裂缝分割算法。主要的研究内容和成果如下: 1、在图像预处理方面，根据路面裂缝图像的特点，为了更好地突出图像裂缝线形特征的方向性，对单模板进行扩展，并构造了8个方向的模板。提出和实现了图像掩膜平滑预处理算法，并在试验中与其他方法进行对比，显示出一定得优越性。 2、重点研究基于数字图像处理的路面裂缝自动识别算法。首先，对OSTU阈值分割算法进行改进，提出最大类内、类间距离阈值准则。其次，运用小波技术，分析不同的小波基，分解水平，重构策略对路面图像裂缝识别的影响。进而改进小波变换梯度和模最大值图像分割算法，提出新的小波技术图像分割算法，并在图像裂缝识别中成功的运用。最后，运用数学形态学原理，提出多尺度顶帽变换，根据结构元素的类型、结构元素的大小、膨胀操作的次数等对路面图像进行分割试验，并取得较好的效果。 3、在裂缝宽度、长度、面积、密度及空洞等几何特征提取的基础上，提出了识别线性裂缝和网状裂缝的方法，识别纵向裂缝和横向裂缝的方法，以及识别块状裂缝和龟裂的方法。这些方法与复杂的人工神经网络方法相比，计算成本较低，无需进行大量的样本训练，因此可在无人为干预的情况下，对裂缝进行自动分类。 4、提出了集成数字图像的路面管理信息系统。介绍了系统整体框架，各模块的划分和功能，分析公路路面管理信息系统数据库的设计和实现，讨论了公路路面使用性能的预测及评价方法，研究了公路路面维护的决策过程和维护方案。 |
| 作者： | 孙波成 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 邱延峻 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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