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专利号: 2023106743789
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于三维点云数据的表观裂缝长度测量方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:获取图像并对图像进行预处理;

S2:对预处理后的裂缝二值图I进行裂缝中心线优化;

S3:提取有效裂缝中心线;

S4:边缘识别裂缝中心线坐标,根据坐标视差反算得裂缝长度。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维点云数据的表观裂缝长度测量方法,其特征在于:在步骤S1中,S11:将图像灰度化并进行灰度拉伸得到图像Ia;

S12:对图像进行底帽变换和二值化处理得到图像Ib;

S13:对二值化后的图进行降噪、细化与连接,得到裂缝图Ic;

S14:对裂缝图Ic提取骨架线并进行剪枝得到预处理完成的裂缝二值图I。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维点云数据的表观裂缝长度测量方法,其特征在于:在步骤S2中,包括以下步骤:S21:优化裂缝中心线结构,裂缝二值图I中,以像素点为分析对象,按照八方向邻域相邻原则,通过以下公式对裂缝中心线进行优化:[t,pn]=fneigh(pi(xi,yi))      (1)式中,pi(xi,yi)为中心线二值图内第i个中心线坐标点,其中xi,yi分别为中心线二值图中pi点的x轴和y轴坐标大小,fneigh为通过洪水算法中的DFS算法求当前点p邻域情况的函数,将其汇总成坐标矩阵,t为返回邻域数和,pn是大小为t*2的邻域坐标矩阵;

函数fpdist求邻域点之间的相互距离,fpdist为观测点对之间的欧氏距离,pn为t*2矩阵得到的fpdist(pn)是一个长度为t*1的距离向量;

Di表示任意两点之间的距离:

将各自任意两点之前的距离填入到长度为t*1的距离向量中,完成函数fpdist(pn)的计算;

V表示判断fpdist(pn)与 的大小,fpdist(pn)不大于 V=1;fpdist(pn)大于 V=0;

符号∑累计距离不大于 个数的和,结果为n;

I(pi)=0,if n>t‑1    (4)n>t‑1,将裂缝二值图I中pi位置的像素值变为0;

S22:断开裂缝交叉点;优化后的裂缝中心线图像按式(5)判断每个像素点的邻域情况,I(pi)=0,I(pn)=0,if n>2    (5)邻域数大于2,该点为交叉点,将该交叉点及其邻域点的像素值变为0,完成多分支裂缝分割。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维点云数据的表观裂缝长度测量方法,其特征在于:在步骤S3中,遍历裂缝中心线图像每个位置,视差图相同位置的视差有效,保留该裂缝点,视差图相同位置的视差无效,裂缝中心线该位置的值为0,有效裂缝中心线提取如下:其中DI为视差图pi的集合。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维点云数据的表观裂缝长度测量方法,其特征在于:在步骤S4中,包括以下步骤:S41:借助MATLAB提供的bwboundaries()函数联合Moore邻点跟踪算法标记裂缝像素顺序;

S42:裂缝像素匹配;

S43:将有效二维裂缝中心线图像中坐标点pi(xi,yi)进行根据视差图DI和具体参数反算三维点得到pi′(xi,yi,zi);

S44:裂缝中心线图像中反算求得任意点的三维坐标,计算三维点之间的距离, 表示第i个裂缝中心线三维点到第i‑1个裂缝中心线三维点之间的距离:S45:裂缝距离叠加:裂缝中心线图像进一步优化,每条分割的裂缝像素点均被有序记录,视差图反算三维点后测量每段裂缝的长度,其中m为有效裂缝中心线图中坐标的总数。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维点云数据的表观裂缝长度测量方法,其特征在于:在步骤S42中,第一步,匹配代价计算,通过计算像素之间的相关性,填充三维代价空间;

第二步,代价聚合,信噪比高的区域的视差传播到信噪比低的区域;

第三步,视差计算,使用赢家通吃算法将代价聚合之后的代价矩阵来确定每个像素的最优视差值;

第四步,视差优化。