基于图像处理的地铁隧道裂缝识别算法研究.pdf

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1、第35卷第7期仪器仪表学报Vo1．35No．72014年7月ChineseJournalofScientificInstrumentJu1．2014基于图像处理的地铁隧道裂缝识别算法研究木王耀东，余祖俊，白彪，许西宁，朱力强(1．北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044；2．北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044)摘要：裂缝作为隧道病害的一种，影响了地铁隧道的安全运营，因此对隧道裂缝的有效检测至关重要。隧道裂缝图像普遍存在着低对比度、光照不均匀、噪声污染严重等问题。利用传统图像处理算法无法很好地检测隧道裂缝，提出了一

2、种全局与局部相结合的预处理算法，以及基于连通区域的多级滤波算法，可以较好地实现地铁隧道表面裂缝的智能检测。预处理能够高效抑制低对比度和光照不均匀的影响，基于连通区域的多级滤波方法可以较好地滤除隧道图像中存在的大量复杂噪声。还提出了一种根据裂缝局部均值和标准差计算裂缝宽度的算法。实验结果表明，该算法能够较好地检测和自动标识地铁隧道表面的裂缝特征区域。关键词：裂缝检测；图像处理；连通区域；裂缝宽度中图分类号：TP242．8文献标识码：A国家标准学科分类代码：520．20Researchonimageprocessingbasedsubwaytunnel

3、crackidentificationalgorithmWangYaodong，YuZujun，BaiBiao，XuXining，ZhuLiqiang(JSchoolofMechanical，ElectronicandControlEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China；2．StateKeyLaboratoryofRailTrafficControlandSafety，BeringJiaotongUnivemi~，Being100044，China)Abstract：Asa

4、kindoftunneldefects，cracksseriouslyafecttl1esafetyofthetunne1．Itisessentialtodetecttunnelcracksefectively．However，lowcontrast，unevenilluminationandseverenoisepollutionexistcommonlyintunnelcrackimages．Astraditionalimagepro—cessingalgorithmscannotdetectthetunnelcracks，anewalgori

5、thmisproposedinthispapertodetectsubwaytunnelsurfacecracks．Thealgorithmutilizesthepreprocessingalgorithmcombiningglobalandlocalmethodssimultaneously，andthemultiplestagedfilterpro-cessingbasedontheconnectedregions．Thepreprocessingalgorithmcanrestraintheinfluenceoflowcontrastandu

6、nevenillumination．Themultiple—stagedfilteringprocessingmethodbasedontheconnectedregionscaneliminatedifferenttypesofnoisesinthesubwaytun-nelimageswel1．Thispaperalsoproposesanalgorithmbasedonthelocalmeanandstandarddeviationofthecracktocalculatethecrackwidth．Theexperimentresultss

7、howthatthisalgorithmcanefectivelydetectandmarksubwaytunnelsurfacecrackfeatureareas．Keywords：crackdetection；imageprocessing；connectedregion；crackwidth法⋯。图像处理检测法具有非接触、效率高、便捷直观等1引言优点，随着计算机科学和数字图像处理技术的发展，该方隧道裂缝是隧道在建设和使用过程中由于岩层性法逐渐成为研究的主方向。质、温度应力、外界环境变化等原因而产生的。裂缝的产目前基于图像处理的裂缝检测已取得了

8、诸多的研究成生不可避免并且会影响隧道的稳定性，对列车的正常运果。黎蔚等人构造了一种多结构元素的抗噪型边缘检测算行产生负面影