一种既有老旧墙面缺陷区识别方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及墙面评估技术领域，具体而言，涉及既有老旧墙面缺陷区识别方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，现有的评估既有线老旧挡墙健康状态的方法是铁路工作人员进行人工测量：首先针对既有线老旧挡墙进行图纸搜集，确定挡墙设计参数(坡度、尺寸、挡墙周围环境等)；然后分别测出每一个挡墙的长、高以及坡度，接着用雷达对挡墙进行探测以及用无人机进行全景拍照，通过综合计算和分析，确定缺陷区域、杂草区域、渗水区域和空洞等情况；最后对挡墙进行综合评估，确定挡墙的质量状态。采用人工测量的方式，不仅消耗工作人员的时间和精力，还耗费较高的物力和财力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既有老旧墙面缺陷区识别方法、装置、设备及可读存储介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种既有老旧墙面缺陷区识别方法，其特征在于，包括：

获取旧墙面的原图像，采用加权平均法将原图像转化为灰度图像；

计算灰度图像各个像素点的梯度以确定挡墙边缘点，以分割出挡墙图像；

将挡墙图像按照预设规则进行分割得到若干个区域，并对每个区域进行分形维度计算得到分形维数；

根据区域的分型维数和第二阈值将从若干个区域中筛选出裂缝和杂草；

将原图像转化为HSV图像，从所述HSV图像与预设的空间阈值对照表进行对比，得到渗泥区域。

第二方面，本申请还提供了一种既有老旧墙面缺陷区识别装置，包括：

图像转换模块：用于获取旧墙面的原图像，采用加权平均法将原图像转化为灰度图像；

分割模块：用于计算灰度图像各个像素点的梯度以确定挡墙边缘点，以分割出挡墙图像；

计算模块：用于将挡墙图像按照预设规则进行分割得到若干个区域，并对每个区域进行分形维度计算得到分形维数；

第一筛选模块：用于根据区域的分型维数和第二阈值将从若干个区域中筛选出裂缝和杂草；

第二筛选模块：用于将原图像转化为HSV图像，从所述HSV图像与预设的空间阈值对照表进行对比，得到渗泥区域。

第三方面，本申请还提供了一种既有老旧墙面缺陷区识别设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述既有老旧墙面缺陷区识别方法的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于既有老旧墙面缺陷区识别方法的步骤。

本发明的有益效果为：

本发明通过对拍摄的图像进行处理，对既有线路浆砌片石挡墙进行定位，采用算法对图像边界进行定位，通过分形维数进行判断，判断缺陷类型和缺陷区域，然后通过颜色空间转换，得到挡墙的数据。该过程全部采用电子设备，进行智能化分析。大大降低了在测量过程中的时间，节省了很大一部分人力，快速、全面、准确的得到对应区域，对应墙面的数据。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的既有老旧墙面缺陷区识别方法流程示意图；

图2为本发明实施例中所述的既有老旧墙面缺陷区识别装置结构示意图；

图3为本发明实施例中所述的既有老旧墙面缺陷区识别设备结构示意图。

图中标记：

800、既有老旧墙面缺陷区识别设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

本实施例提供了一种既有老旧墙面缺陷区识别方法。

参见图1，图中示出了本方法包括：

S1.获取旧墙面的原图像，采用加权平均法将原图像转化为灰度图像；

具体的，将原图像的R、G、B三个分量的亮度值进行加权平均的运算，其结果作为最终的灰度值：

Gray＝a*R+b*G+c*B；

其中，a、b、c分别为R、G、B三个分量的权值，a＝0.299,b＝0.587,c＝0.114,a+b+c＝1,Gray为转化后的灰度值。

灰度图计算后得到不同的值分为256个等级，0为全黑，255为全白，并将计算得到的灰度Gray转化为x、y轴为图像长宽，z轴为灰度图像。

S2.计算灰度图像各个像素点的梯度以确定挡墙边缘点，以分割出挡墙图像；

具体的，所述步骤S2包括：

S21.采用梯度的离散逼近函数检测灰度图像中的灰度值变化，得到第一图像梯度图；

将梯度定义为梯度算子：对于连续图像f(x,y),在像素点(x,y)处的梯度是一个矢量G(x,y)；

计算得到每个像素点的梯度后，对连续图像进行水平和垂直方向进行检测，得到第一图像梯度图，其中，检测方法为现有技术，此处不再赘述。

S22.对灰度图像进行高斯滤波，对滤波后的灰度图像采用拉普拉斯算子进行卷积运算得到第二图像梯度图；

高斯滤波函数如下：

拉普拉斯高斯算子为：

式中，σ表示高斯标准差。

由上述公式对灰度图像进行卷积运算后得到第二图像梯度图。

S23.将第一图像梯度图和第二图像梯度图相乘得到第三梯度图；

S24.提取第三梯度图中像素值为正数的第一像素点，并计算得到第一像素点的平均值作为第一阈值；

优选的，在第一像素点中从大到小取其中70％的较大的像素点，并计算其平均值作为第一阈值。

S25.遍历第三梯度图中的全部像素点，剔除像素值小于第一阈值的像素点后，得到挡墙图像。

基于以上实施例，本方法还包括：

S3.将挡墙图像按照预设规则进行分割得到若干个区域，并对每个区域进行分形维度计算得到分形维数；

具体的，所述步骤S3包括：

S31.将预设边长的正方体盒子覆盖每个方块，得到将每个方块覆盖完毕时所需的正方体盒子数量；

S32.根据正方体盒子数量和正方体盒子的预设边长计算得到每个方块对应的分形维数；

S33.比较每个方块的分形维数与第二阈值的大小：

若方块的分形维数大于第二阈值，则方块为杂草区域；

否则，方块为非杂草区域。

其中，所述第二阈值的选择方法为：

根据预设规则将分型维数划分为为第一类和第二类；

分别计算第一类的分形维数均值和第二类的分形维数均值，得到总分形维数均值；

由第一类的分形维数均值、第二类的分形维数均值和总分形维数均值计算得到第一类和第二类之间的距离的平方值；

根据距离的平方值计算得到第二阈值。

S4.根据区域的分型维数和第二阈值将从若干个区域中筛选出裂缝和杂草，具体的，分型维数大于第二阈值的区域为裂缝和杂草区域；

S5.将原图像转化为HSV图像，从所述HSV图像与预设的空间阈值对照表进行对比，得到渗泥区域。

由采集设备得到的图像都是RGB类型图像，但RGB颜色模型直接颜色识别效果并不理想，需要将颜色空间进行转换。本发明选择将RGB空间转换到HSV空间，进行颜色识别，转换公式如下：

经过转换后，得到HSV空间中的(H、S、V)值，其中颜色信息主要存在H中，现在主要对H进行分析即可。

其中，空间阈值对照表如表1所示：

表1

通过图像定位，能够得到挡墙区域，然后识别出每个区域中每一个像素点进行识别判断，通过对比表1，判断属于哪一个阈值范围，输出判断结果。黄泥的颜色为白色或者黄色，通过以上的颜色算法和计算，能够判断出墙面是否有黄泥渗出。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供了一种既有老旧墙面缺陷区识别装置，所述装置包括：

图像转换模块：用于获取旧墙面的原图像，采用加权平均法将原图像转化为灰度图像；

分割模块：用于计算灰度图像各个像素点的梯度以确定挡墙边缘点，以分割出挡墙图像；

计算模块：用于将挡墙图像按照预设规则进行分割得到若干个区域，并对每个区域进行分形维度计算得到分形维数；

第一筛选模块：用于根据区域的分型维数和预设阈值将从若干个区域中筛选出裂缝和杂草；

第二筛选模块：用于将原图像转化为HSV图像，从所述HSV图像与预设的空间阈值对照表进行对比，得到渗泥区域。

基于以上实施例,分割模块包括：

检测单元：用于采用梯度的离散逼近函数检测灰度图像中的灰度值变化，得到第一图像梯度图；

滤波单元：用于对灰度图像进行高斯滤波，对滤波后的灰度图像采用拉普拉斯算子进行卷积运算得到第二图像梯度图；

第一计算单元：用于将第一图像梯度图和第二图像梯度图相乘得到第三梯度图；

第二计算单元：用于提取第三梯度图中像素值为正数的第一像素点，并计算得到第一像素点的平均值作为第一阈值；

剔除单元：用于遍历第三梯度图中的全部像素点，剔除像素值小于第一阈值的像素点后，得到挡墙图像。

基于以上实施例,第一筛选模块包括：

覆盖单元：用于将预设边长的正方体盒子覆盖每个方块，得到将每个方块覆盖完毕时所需的正方体盒子数量；

第三计算单元：用于根据正方体盒子数量和正方体盒子的预设边长计算得到每个方块对应的分形维数；

比较单元：用于比较每个方块的分形维数与第二阈值的大小：用于

若方块的分形维数大于第二阈值，则方块为杂草区域；

否则，方块为非杂草区域。

基于以上实施例,所述比较单元包括第二阈值的选择：

划分单元：用于根据预设规则将分型维数划分为为第一类和第二类；

第四计算单元：用于分别计算第一类的分形维数均值和第二类的分形维数均值，得到总分形维数均值；

第五计算单元：用于由第一类的分形维数均值、第二类的分形维数均值和总分形维数均值计算得到第一类和第二类之间的距离的平方值；

第六计算单元：用于根据距离的平方值计算得到第二阈值。

需要说明的是，关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

实施例3：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种既有老旧墙面缺陷区识别设备，下文描述的一种既有老旧墙面缺陷区识别设备与上文描述的一种既有老旧墙面缺陷区识别方法可相互对应参照。

图3是根据示例性实施例示出的一种既有老旧墙面缺陷区识别设备800的框图。如图3所示，该既有老旧墙面缺陷区识别设备800可以包括：处理器801，存储器802。该既有老旧墙面缺陷区识别设备800还可以包括多媒体组件803，I/O接口804，以及通信组件805中的一者或多者。

其中，处理器801用于控制该既有老旧墙面缺陷区识别设备800的整体操作，以完成上述的既有老旧墙面缺陷区识别方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该既有老旧墙面缺陷区识别设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该既有老旧墙面缺陷区识别设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该既有老旧墙面缺陷区识别设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，既有老旧墙面缺陷区识别设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal ProcessingDevice，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的既有老旧墙面缺陷区识别方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的既有老旧墙面缺陷区识别方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由既有老旧墙面缺陷区识别设备800的处理器801执行以完成上述的既有老旧墙面缺陷区识别方法。

实施例4：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种既有老旧墙面缺陷区识别方法可相互对应参照。

一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的既有老旧墙面缺陷区识别方法的步骤。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。