多尺度特征增强下隧道裂缝的视觉测宽方法

摘要

为了提升隧道裂缝尺寸测量的精度和计算性能，提出一种基于中轴线多尺度特征融合的视觉测宽方法 .首先，选取裂缝宽度作为研究对象，并对裂缝中轴线提取方法进行改进，提出了模板匹配策略以提高并行细化算法生成的中轴线像素精简率.其次，通过优化方向链码骨架分支去除方法，提升裂缝中轴线分支去除效果.最后，利用最小二乘法对中轴线进行曲线拟合，提出基于裂缝骨架中轴线多尺度方向特征融合的宽度测量方法，并基于互补金属氧化物半导体（complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS）传感器视场角度计算实现裂缝像素宽度与实际裂缝宽度的换算.选取重庆巴南花溪隧道作为研究对象进行实例分析，实验结果表明：本文所提裂缝测宽法的平均像素绝对误差对比最大膨胀圆测宽法、最短路径测宽法、正交投影测宽法分别降低了9.89百分点、4.67百分点、15.61百分点.并且改进后裂缝中轴线提取方法的平均像素精简率较改进前提高了6.58百分点.同时在不同测量距离的裂缝测量实验中，验证了所提方法在不同测量距离下的自适应能力.

关键词

隧道工程 / 裂缝 / 机器视觉 / 宽度测量

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52072054）; 重庆交通大学研究生科研创新项目资助（CYS240482）; 交通运输部三峡库区奉建高速公路安全智能建造科技示范工程（Z29210003）