本文選題：爬壁機器人 + 運動模糊��； 參考：《中國科學技術大學》2016年碩士論文

【摘要】：在我國交通運輸建設過程中,公路橋梁是重要的組成部分�，F(xiàn)階段,我國每年步入維修期的公路橋梁數(shù)目在逐步增加,對橋梁安全檢測特別是橋梁裂縫檢測的需求已經(jīng)上升到了一個新的高度。傳統(tǒng)的人工檢測方法不僅工作危險性大、作業(yè)成本高,而且工作效率低、檢測結果可靠性低。因此,有必要提出新的可視化裂縫檢測方法完成橋梁健康評估。本文工作基于一款自主研發(fā)的可實時獲取橋梁壁面圖像的仿生足式攀爬機器人,提出了用于橋梁結構裂縫檢測的圖像處理算法,并運用基于機器學習的方法完成對裂縫的分類。具體包含了以下幾個方面工作：1)圖像去運動模糊。實際工作過程中,爬壁機器人與橋梁裂縫之間有相對運動,攝像頭拍攝到的裂縫圖片含有運動模糊。本文在實驗比較了維納濾波、約束最小二乘方濾波、逆濾波這三種不同圖像復原方法后,使用維納濾波對裂縫圖片進行復原。2)裂縫圖像檢測。本文提出了一種提取圖片中裂縫目標的圖像處理算法,首先對復原后的裂縫圖片進行小波粗分割,然后用圖像形態(tài)學分析方法去除圖像中噪聲塊,初步分割出裂縫目標。3)裂縫連接。上述裂縫檢測方法會破壞裂縫連接性,為了使得裂縫更加完整、連續(xù),本文提出了一種基于KD樹思想的裂縫連接方法將斷開的裂縫連接起來。首先計算每段裂縫的最小外接凸多邊形找出裂縫端點；然后判斷不同裂縫段端點之間的像素距離是否小于設定的閾值,如果小于則連接兩個端點；最后根據(jù)灰度特征將連線之間的裂縫連通域進行填充,分割出完整裂縫。結果表明,本文提出的裂縫連接方法效果顯著。4)裂縫分類。不同類型的裂縫對橋梁的危害不同,因此在分割出完整裂縫目標后,有必要對裂縫進行分類。本文提出了一種基于支持向量機決策樹的學習型方法用于裂縫分類。首先提取6類裂縫特征；其次根據(jù)訓練樣本訓練出所需SVM決策樹分類器；最后將訓練好的分類器對驗證樣本集進行分類。結果表明,本文提出的分類方法分類精度較高。目前,使用數(shù)字圖像處理技術對混凝土結構橋梁的裂縫進行檢測的研究得到了廣泛的關注和支持。本文研究的可視化檢測診斷方法不僅可以大大解放勞動力,降低檢測成本和維護成本,而且也能夠有效排除人為因素的主觀干擾,具有很高的實用價值和應用前景。
[Abstract]:In the process of transportation construction in China, highway bridge is an important part. At present, the number of highway bridges entering the maintenance period is increasing step by step, and the demand for bridge safety detection, especially bridge crack detection, has risen to a new height. The traditional manual detection method not only has high working risk, high activity cost, but also low work efficiency and low reliability of test results. Therefore, it is necessary to propose a new visual crack detection method to complete bridge health assessment. This paper presents an image processing algorithm for bridge structure crack detection based on a self-developed bionic foot climbing robot which can obtain the bridge wall image in real time. Specifically includes the following aspects of work: 1) Image deblurring. In the actual working process, there is a relative motion between the climbing robot and the cracks of the bridge, and the images of the cracks taken by the camera contain motion blur. In this paper, three different image restoration methods, Wiener filter, constrained least square filter and inverse filter, are compared experimentally. In this paper, an image processing algorithm is proposed to extract the crack target in the image. Firstly, the reconstructed crack image is segmented by wavelet transform, and then the noise block is removed by morphological analysis. Fracture target. 3) fracture connection. In order to make the fracture more complete and continuous, this paper proposes a method based on KD tree to connect the broken cracks. At first, the minimum convex polygon of each crack is calculated to find out the crack end point, and then the pixel distance between different crack segments is determined whether the pixel distance is less than the set threshold, and if it is smaller, two endpoints are connected. Finally, according to the grayscale feature, the crack connected region between the lines is filled, and the complete crack is segmented. The results show that the effect of the proposed method is significant. 4) fracture classification. The damage of different types of cracks to bridges is different, so it is necessary to classify the cracks after the complete crack targets are separated. This paper presents a learning method based on support vector machine decision tree for crack classification. First, six types of crack features are extracted; secondly, the required SVM decision tree classifier is trained according to the training sample; finally, the trained classifier is used to classify the test sample set. The results show that the classification method proposed in this paper has higher classification accuracy. At present, the application of digital image processing technology to the detection of cracks in concrete structure bridges has received extensive attention and support. The visual detection and diagnosis method studied in this paper can not only greatly liberate the labor force, reduce the cost of detection and maintenance, but also effectively eliminate the subjective interference of human factors. It has high practical value and application prospect.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1864331