1.一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法,包括:步骤1,读取路面三维图像数据矩阵Am×n;
其特征在于,还包括以下步骤:
步骤2:对路面三维图像数据矩阵进行预处理,得到预处理后三维图像数据矩阵A'm×n;
具体包括如下操作:
步骤21:找出路面三维数据图像矩阵Am×n中每一行数据的断裂区域;对于每一行执行步骤22;
步骤22:建立该行数据对应的坐标系,横坐标为该行中数据的列号,纵坐标为每个列号对应的数据;将该行中断裂区域两侧的数据坐标列号分别标记为x1和xn;x1和xn在坐标系中对应的纵坐标值为g(x1)和g(xn);计算x1和xn点在坐标系中的斜率g'(x1)和g'(xn)以及x1到xn之间坐标值的平均斜率g'(x);最后分别计算斜率g'(x1)和g'(xn)与平均斜率g'(x)的距离d'x和t'x,计算公式如下所示:步骤23:建立新的坐标系,横坐标为该行数据断裂区域的列号,纵坐标为该断裂区域内每个列号对应的数据在步骤22建立的坐标系中的斜率;利用式(2)、(3)计算得到x1之后的第一个点x2的坐标;
然后将x2作为新的x1,重新利用(2)、(3)计算得到新的x1之后的第一个点的坐标;依次类推,得到x1到xn之间的所有点的坐标;将上述得到的坐标值分别对应列号插入三维数据图像矩阵中的对应位置;
步骤24,重复步骤22-23,将三维数据图像矩阵的所有行处理完毕,得到预处理后的三维图像数据矩阵A'm×n;
步骤3:对预处理后的三维图像数据矩阵进行滤波处理,得到去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n;具体包括如下操作:步骤31:逐行取三维图像数据矩阵A'm×n的数据,如第i行数据
li=(ai1,ai2,...aij)(i=1,2...m)
求出第i行数据li的算术平均值 和标准差Si;
依次取该行中的每一个数据aij,如果满足条件式 则用算术平均值 代替该点数据值aij,k是行滤波系数;
逐行消除图像噪声点后,用同样的方法逐列处理,对所有列中的数据进行处理,再次消除噪声点;
步骤32:采用与水平方向一定夹角的11×11的结构元素模板对三维图像数据矩阵作开运算;
步骤33:采用5×5的球结构元素模板对数据矩阵作膨胀运算,填充边缘,消除数据中的零值点,得到去噪之后的三维图像数据矩阵A”m×n;
步骤4:提取去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据,分别进行smooth平滑处理和曲线拟合处理,得到平滑曲线和拟合曲线;根据得到的平滑曲线和拟合曲线提取基准线,即为路面的横断面轮廓线,将每一行的数据处理后,最终提取出完整的路面裂缝。
2.如权利要求1所述的一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法,其特征在于所述的步骤22中g'(x1)和g'(xn)是分别利用x1、xn对应的坐标值和其相邻列号对应的坐标值做差得到。
3.如权利要求1所述的一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法,其特征在于,所述的步骤32中所述的结构元素模块与水平方向夹角为45°。
4.如权利要求1所述的一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法,其特征在于,所述的行滤波系数k取3~8。
5.如权利要求1所述的一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法,其特征在于,所述的步骤4具体包括以下步骤:步骤41:提取出去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据li(i=1,2...m),对其进行smooth平滑处理,得到数据li(i=1,2...m)的smooth平滑曲线,其横坐标为li(i=1,
2...m)的列号,纵坐标为列号对应的平滑曲线的数据值a'ij;
步骤42:提取出去噪后的三维图像数据矩阵A”m×n的每行数据li(i=1,2...m),对其进行曲线拟合处理,得到数据li(i=1,2...m)的拟合曲线,其横坐标为li(i=1,2...m)的列号,纵坐标为列号对应拟合曲线的数据值a”ij;
步骤43:计算步骤41得到的smooth平滑曲线和步骤42得到的拟合曲线上相同的横坐标所对应的纵坐标a'ij和a”ij的差值Rij,以及数据li(i=1,2...m)的标准差Si;
Rij=|a'ij-a”ij| (5)
为每行数据li=(ai1,ai2,...aij)(i=1,2...m)的平均值;
步骤44:根据步骤43得到的a'ij和a”ij的差值进行以下判断,若Rij>k0*Si,则执行步骤
45,若Rij≤k0*Si,则执行步骤46;其中,k0为系数;
步骤45:若Rij>k0*Si,则将平滑曲线上满足Rij>k0*Si的横坐标区间内的曲线段使用对应的拟合曲线的曲线段替代;所述的横坐标区间与平滑曲线和拟合曲线的两个交点之间分别形成一个分区间,将平滑曲线上这两个分区间内的曲线段由对应的拟合曲线的曲线段替代;得到的新的平滑曲线作为基准线,该基准线即为路面的横断面轮廓线;
步骤46:若Rij≤k0*Si,则将平滑曲线作为基准线,该基准线即为路面的横断面轮廓线;
步骤47:重复执行步骤43-46,直至得到每一行对应的路面的横断面轮廓线,所有得到的路面的横断面轮廓线构成完整的路面裂缝。
6.如权利要求5所述的一种基于smooth平滑曲线和拟合曲线的路面裂缝提取算法,其特征在于,所述的步骤43中系数k0取值为5~8。