基于数字图像处理的路面裂缝识别关键技术研究

为提升基于数字图像处理技术的高速公路路面裂缝自动检测识别技术的识别速度及识别率,对采集到的路面裂缝图像,通过均衡化处理增强路面裂缝图像,提出一种自适应的快速去噪方法可提升识别速度;对经过图像预处理的裂缝图像,采用大津阈值分割法提取出图像中的裂缝,并在此基础上施加适当的形态学方法加以修正.实验表明,该方法可以快速有效地识别图像中裂缝的类型、长度、宽度、面积等信息.     

基于深度卷积神经网络融合模型的路面裂缝识别方法

现有的路面裂缝识别方法大多仍局限于基于主动特征提取的处理技术,对路面图像来源有专一性要求,算法不具备泛化能力,现有的基于神经网络识别算法对设备有特定要求,且路面裂缝的定位准确性不高。为此,提出基于深度卷积神经网络融合模型的路面裂缝识别方法。首先,应用多目标SSD卷积神经网络模型对路面裂缝进行分类检测,然后使用深度残差网络对SSD模型的特征提取结构进行改进,并根据损失函数的收敛程度对模型中的超参数进行优化,提高路面裂缝分类和定位的准确率;其次,针对裂缝分类检测模型对路面裂缝定位存在的偏差,提出基于U-Net模型的路面裂缝分割方法,并改进模型的特征提取网络,提高裂缝分割精度,实现精确的裂缝分割;最后,将裂缝分类检测模型与分割模型进行融合,加载2个模型并导入上述训练得到最优权重,根据裂缝分类网络判断路面图像有无裂缝,若存在裂缝则给出具体类别和置信度,并将这些信息和原始裂缝图像输入U-Net分割网络,根据分割结果计算线性裂缝的长度、宽度及网状裂缝的面积。试验结果表明:给出的路面裂缝识别方法对于横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝的识别精度分别为86.6%、87.2%和85.3%;该方法不仅能够给出路面裂缝的类别信息,还可以给出路面裂缝的精确定位和几何参数信息,可直接用于路面状况评价。     

路面裂缝自动识别与测量

为了提高道路裂缝损伤检测效率,保证检测工作的安全性,加强检测数据的标准化建设,研究了路面裂缝自动识别与测量方法。通过分析既有方法的缺陷,提出采用均值漂移技术的图像平滑与分割方法,初步分割候选裂缝,采用定向跟踪方法提取裂缝骨架;基于裂缝骨架内插得到完整裂缝,完成裂缝自动提取与编码;最后将裂缝骨架分段,精确计算裂缝形态参数,实现裂缝形态完整测量。研究结果表明:该方法对路面粗糙度和裂缝方向不敏感,可以识别较细小裂缝,裂缝识别的定位精度达到0.5个像素以下,裂缝长度的相对误差小于2%,具有较高精度和可靠性。     

融于图像多特征的路面裂缝智能化识别

路面裂缝形状不规则复杂程度高。传统路面裂缝识别技术需要对路面图像进行复杂预处理工作进行识别,不能自动化对路面裂缝图像进行分类。为提高对路面裂缝识别精度和效率,本文将基于深度学习方法提出一种自动识别路面裂缝并能减少图像预处理工作量的方法。首先,将原始图像切割为小样本图像,根据图像多特征进行分类,各选取相同类型样本2000张图像构建数据集;其次,利用双线性内插法对裁剪后图像进行上采样,凸显图像特征便于神经网络学习;最后,使用深度学习神经网络对训练样本进行特征提取训练模型。实验结果表明：ResNet101模型评估指标均优于其他深度学习模型和机器学习模型,模型测试精度达0.898,kappa系数为0.815。     

一种改进的边界扫描的路面裂缝检测算法

针对路面图像噪声较多、目标裂缝跟踪难等问题,分析对比了几种传统的经典边界扫描方法,如Sobel、Canny等算法,并根据路面裂缝图像的特点,提出了基于绝对梯度值的Sobel改进方法,使得边缘信息得到加强、减少了噪声以及伪边缘。经过后续图像的处理,能够较好地跟踪识别路面图像的裂缝信息。     

基于动态最短路径识别水泥路面裂缝的方法

针对水泥路面图像裂缝识别过程中刻槽带来的干扰问题,利用频域滤波消除水泥路面刻槽,并使用动态最短路径提取路面裂缝识别结果.首先用频域滤波消除水泥路面刻槽,并将频域滤波后图像划分为不重叠的16*16小方块,再运用动态最短路径判断方块中是否含有裂缝,经过后续二值化、裂缝拼接等处理,最后得到裂缝图像.实验结果表明,该方法可以很好地去除刻槽的影响,具有良好的识别效果.     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的分析方法

为防止及减少旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝,国内外研究者进行了大量的试验路铺设及理论分析研究,本文从力学分析和试验两个方面总结了目前评价这类路面抵抗反射裂缝能力的方法。     

浅谈城市道路“白加黑”改造技术

近年来，各地在城市道路改造中对旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的技术——俗称“白加黑”复合路面——应用得越来越普遍，但由于旧水泥混凝土路面已运行多年，裂缝、破碎、断板、板底脱空等病害较多，直接加铺沥青层很容易产生反射裂缝，故需对旧水泥混凝土路面进行调查、分析和处理，在满足应用条件后方可进行加铺。本文通过对平顶山市矿工路东段旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的工程实例进行调查分析研究．探讨了城市道路“白加黑”改造技术中的几个关键问题：旧水泥混凝土路面状况调查与评价，旧水泥混凝土路面的处理，沥青加铺层结构设计。沥青加铺层反射裂缝的防治措施等？     

浅谈水泥混凝土路面裂缝产生的原因

水泥混凝土路面是目前公路建设中广泛采用。然而,由于设计、施工、养护等诸多环节的不妥善,致使道路路面产生裂缝,有些裂缝甚至还很严重,从而成为影响水泥混凝土路面发展的一个关键性技术问题。本文总结了工程实践中的经验,就水泥混凝土路面裂缝产生的原因进行分析,以避免水泥混凝土路面裂缝的产生进行了一些探讨。     

融合分形维值的路面裂缝损伤评价模型

针对路面裂缝损伤评定指数(PCI)计算方法没有顾及裂缝空间相关性的问题,在面向像素的损伤统计计算基础上,重构只含裂缝和背景的二值影像,利用网格法快速计算单个裂缝的分形维值,作为计算裂缝损伤度的有效贡献值,提出了融合裂缝影像分形维值的路面损伤评价指标(FPCI)。计算均方差误差率和相关系数来评价不同裂缝的空间关系,通过计算多个道路影像的裂缝损伤指数,构建了融入裂缝整体特征和裂缝间相互关系的路面裂缝损伤评价模型,并对20幅不同类型的水泥和沥青路面影像进行试验分析。研究结果表明:对同一幅图像,FPCI与实际损伤度(PPCI)最大相差绝对值为0.5%,最小相差绝对值为0.1%,而PCI试验结果与PPCI的最大相差绝对值为1.3%,最小相差绝对值为0.4%,说明FPCI方法比PCI方法更能准确刻画路面的损伤情况;PCI损伤度与实际损伤度间的均方根误差大于FPCI损伤度与实际损伤度间的均方根误差,FPCI比PCI更能体现路面裂缝的损害程度;FPCI在数理统计的基础上加入了裂缝的相关特征和空间几何特征分形维值,比PCI评价计算更趋合理,能更准确地表征路面裂缝损伤程度,可推广到路面坑槽、沉降、龟裂等其他类型损伤程度的量化计算。     

基于双树复小波的直方图路面裂缝检测算法

分割算法广泛用于公路路面裂缝的检测,然而低抗噪性是这类算法存在的主要问题.将双树复小波变换和直方图方向梯度相结合,提出一种基于双树复小波变换的路面裂缝检测算法.该算法用双树复小波变换对路面裂缝图像进行子带分解,对各子带图像进行直方图方向梯度矩阵计算,阈值化后确定裂缝边缘.实验结果表明,与传统边缘检测算法相比,该算法目标识别度高、抗干扰能力强及准确率高.     

基于分数域加窗和对比度增强的路面裂缝检测

针对传统人工路面裂缝检测的效率和精度低以及耗费大量人力物力等问题，提出了一种基于分数域加窗和对比度增强的路面裂缝检测方法。首先，使用分数阶傅里叶变换将裂缝图像转化到分数域，利用最优窗函数对频谱进行加窗处理达到去噪效果。然后，使用分数阶同态滤波算法对去噪图像进行对比度增强，并通过迭代的方法获取最佳阶次下对比度最高的图像。最后，使用Canny算法和Otsu算法分别对增强图像做边缘检测和阈值分割，通过对两者结果做或运算和图像形态学运算来有效提取裂缝图像中的裂缝特征。将检测结果与分数频域处理法和改进HC显著法对比，该方法的准确率分别提升了5.84%和4.5%，召回率分别提升了5.58%和3.52%，表明该方法在路面裂缝检测上具有更好的检测效果和更高的识别率。     

混凝土路面裂缝的成因与防治

阐述了水泥混凝土路面的破坏类型以及裂缝的主要表现形式,着重分析了水泥混凝土路面产生裂缝的成因,并提出了一些相应的预防及处理措施.     

用图像处理的方法检测公路路面裂缝类病害

公路路面裂缝类病害是公路路面的主要病害之一。在对公路路面裂缝类病害的检测中,将CCD摄像机作为探测系统安装在一个专用测试车上,对路面进行扫描,得到路面图像。构造了8个方向的Sobel模板对路面裂缝类病害图像进行边缘检测,边缘检测处理后,结合加权的邻域平均噪声滤除算法和Ostu图像分割算法对病害图像进行处理。处理结果相对于其他经典算法,裂缝边缘宽度较细,并且裂缝的边缘保护很好,裂缝边缘的连续性也比较好。用图像处理的方法检测公路路面裂缝类病害,检测精度和检测效果都比较满意。     

沥青路面离析的数字图像评价方法

为快速有效评价沥青路面的离析程度,文章采用数字图像技术研究沥青路面的非均匀性.文中分析了常用的沥青路面离析的图像处理评价方法的不足,提出了基于分析路面纹理中下凹区域的宏观构造宽度评价沥青路面离析的新方法.此法通过对宏观构造中的下凹区域照相并获得二值图像,并将二值图像中对应的下凹区域的平均宽度定义为路表宏观构造宽度K,以构造宽度K和构造深度TD建立模型,来评价沥青混合料的集料离析程度.研究结果表明:构造宽度K值与传统的手工铺砂法测出的构造深度TD具有良好的相关性,能较好地表征沥青路面的集料离析程度.     

高等级公路水泥混凝土路面断裂破坏原因分析

阐述了高等级公路水泥混凝土路面断裂破坏的类型,从干缩应力、温度应力及荷载应力几个方面分析了水泥混凝土路面产生断裂破坏的原因,最后从材料、施工及设计角度提出了防止及减少混凝土路面断裂破坏的一些措施。     

基于脉冲耦合神经网络的路面裂缝提取

考虑裂缝比路面背景更暗的特点,采用结合赋时矩阵的脉冲耦合神经网络模型,实现了路面图像分割和裂缝的粗提取;利用裂缝比杂质面积大的特点,提出一种基于数字形态学的连通区域提取算法,通过计算每个区域包含的像素数量,采用阈值方法剔除杂质,实现裂缝的精提取。研究结果表明:脉冲耦合神经网络裂缝粗提取方法的平均检测率和虚检率分别为92.43%和47.67%;综合方法平均检测率和虚检率分别为91.1%和7.68%,显著提高了路面裂缝检测的准确性。     

某高速公路两种灌缝材料低温性能的模拟实验研究

沥青路面在低温下易开裂,开槽灌缝是对路面裂缝处理中最常用的一种施工方法.通过对高速公路两种灌缝材料低温性能的模拟实验研究,选择出SBS改性沥青作为路面养护施工的灌缝材料.