基于Matlab裂缝识别检测系统

图像的特征是图像处理和特征识别的出发点，决定了处理过程中算法的选取。一般来说，采集系统得到的路面图像中包含三部分：核心部分是待识别的目标裂缝；另一部分是无破损的路面，即背景；最后是噪声，包括油斑阴影等等。噪声是路面图像特征提取的最大障碍，识别算法的目的就是完成对噪音的削弱和去除，以完成更好的提取路面裂缝特征信息的最终目的。在理想情况下，背景像素比裂缝像素更亮一些，特别是裂缝周围的背景，这是大多数路面特征提取研究的基础。但是，受到各种复杂因素的影响，在实际采集的路面图像上会有更多不利情况的出现，诸如以下几种情形：

路面图像呈现中间段明亮而走向两端逐渐变暗的特点。

裂缝作为识别目标，其像素数量仅占整张图像像素总量的很小一部分。

正常路面灰度值的波动范围与裂缝的灰度范围会有重合。

受到光照和天气等因素的影响正常的路面纹理的均匀性。

公路的里程一般很大，采集整条公路的路面图像信息量很大。由于路面图像信息量大，对比度低以及工作环境的复杂性，采集到的路面图像呈现以上几种特征，有些是硬件条件的性质所决定，主要是由如下三个硬件因素的影响，即辅助照明设备的选择以及照明角度的控制，摄像机相对路面的角度和镜头距离公路路面的高度。

　一、路面裂缝检测识别系统设计流程

路面裂缝检测识别系统的主要如下三个功能：

1、把电子设备采集到的彩色路面裂缝图像进行预处理、路面裂缝检测识别、保存结果。

2、图像预处理

图像预处理主要用于消除干扰图像裂缝识别的噪声信息，起到图像增强对比度的效果，为后来的路面裂缝识别打下了坚实的基础。预处理通过对图像进行一系列的数学运算，提取有益于识别裂缝有用特征信息，提高图像裂缝识别效果。

2.1　直方图均衡化

在采集路面裂缝图像时，很容易受到当时的天气、采集技术、设备自身的影响，使得采集到图像不清晰，出现扭曲、模糊等问题，很容易得到对比度不清楚的图像。直方图均衡化方法是一种增强图像的方法，主要用于凸显图像的对比度，该方法是把原始图像的直方图分布通过某个变换变成均匀分布直方图分布。假设图像 Image 是一幅灰度图像，图像的灰度用 gray 表示，取值范围为 [0,L-1]，则 gray 值取 0 时，该图像为一幅黑色图像，gray 值取 L-1 时，该图像为一幅白色图像。

2.2 中值滤波

在采集裂缝图像时通常会受到设备、天气因素的干扰而产生噪声，因此，待处理裂缝图像可能出现裂缝模糊、裂缝周围带有噪声等问题。经过上述处理的图像经过中值滤波处理后不仅可以把图像中大部分噪声消除，还可以很好地保留图像裂缝边缘细节，同时突出图像的裂缝特征。实现代码：


% --- Executes on button press in pushbuttonOpenFile.
function pushbuttonOpenFile_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonOpenFile (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
[filename, pathname] = uigetfile({'*.jpg;*.tif;*.png;*.gif','*.*','All Files' },'载入图像',...fullfile(pwd, 'images'));
I = imread(fullfile(pathname, filename));
Result = Process_Main(I);
handles.File = fullfile(pathname, filename);
handles.Result = Result;
guidata(hObject, handles);
InitAxes(handles)
axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');% --- Executes on button press in pushbuttonHisteq.
function pushbuttonHisteq_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonHisteq (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.hist); title('直方图均衡化图像');
end% --- Executes on button press in pushbuttonMedfilt.
function pushbuttonMedfilt_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonMedfilt (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.Medfilt); title('中值滤波图像');
end% --- Executes on button press in pushbuttonBw.
function pushbuttonBw_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonBw (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.Bw); title('二值图像');
end% --- Executes on button press in pushbuttonEnance.
function pushbuttonEnance_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonEnance (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.Enance); title('增强图像');
end% --- Executes on button press in pushbuttonBwfilter.
function pushbuttonBwfilter_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonBwfilter (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.Bw); title('二值图像');axes(handles.axes3); imshow(handles.Result.BwFilter); title('二值图像滤波');
end% --- Executes on button press in pushbuttonCrackRec.
function pushbuttonCrackRec_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonCrackRec (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.Bw); title('二值图像');axes(handles.axes3); imshow(handles.Result.BwFilter); title('二值图像滤波');axes(handles.axes4); imshow(handles.Result.CrackRec); title('裂缝识别');
end% --- Executes on button press in pushbuttonCrackJudge.
function pushbuttonCrackJudge_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonCrackJudge (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.BwFilter); title('二值图像滤波');axes(handles.axes3); imshow(handles.Result.CrackRec); title('裂缝识别');axes(handles.axes4); imshow(handles.Result.CrackJudge); title('裂缝判断');
end% --- Executes on button press in pushbuttonCrackLoc.
function pushbuttonCrackLoc_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonCrackLoc (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');hold off;
end% --- Executes on button press in pushbuttonProject.
function pushbuttonProject_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonProject (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)
end% --- Executes on button press in pushbuttonClose.
function pushbuttonClose_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonClose (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
choice = questdlg('确定退出?', ...'退出', ...'是','否','否');
switch choicecase '是'close;otherwisereturn;
end% --- Executes on button press in pushbuttonSaveResult.
function pushbuttonSaveResult_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonSaveResult (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
tryif ~isempty(handles.File)raw = [];xlsfile = fullfile(pwd, 'Result/result.xls');if exist(xlsfile, 'file')[num, txt, raw] = xlsread(xlsfile);endF = [];F{1, 1} = '文件名';F{1, 2} = '阈值信息';F{1, 3} = '面积信息';F{1, 4} = '长度信息';F{1, 5} = '最大宽度信息';F{1, 6} = '最小宽度信息';F{1, 7} = '形状信息';F{2, 1} = handles.File;F{2, 2} = handles.Result.BwTh;F{2, 3} = handles.Result.BwArea;F{2, 4} = handles.Result.BwLength;F{2, 5} = handles.Result.BwWidthMax;F{2, 6} = max(handles.Result.BwWidthMin,0.01);F{2, 7} = handles.Result.str;F = [raw; F];xlswrite(xlsfile, F);msgbox('保存结果成功！', '信息提示框');end
catchmsgbox('保存结果失败，请检查程序！', '信息提示框');
end% --- Executes on button press in pushbuttonBridge.
function pushbuttonBridge_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonBridge (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
if ~isempty(handles.Result)axes(handles.axes1); imshow(handles.Result.Image); title('原图像');axes(handles.axes2); imshow(handles.Result.BwFilter); title('二值图像滤波');axes(handles.axes3); imshow(handles.Result.CrackJudge); title('裂缝判断');axes(handles.axes4); imshow(handles.Result.CrackBridge); title('裂缝拼接');
end% --- Executes on button press in pushbuttonSaveImage.
function pushbuttonSaveImage_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbuttonSaveImage (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)imwrite(handles.Result.BwEnd, fullfile(pathname, filename));msgbox('保存图像成功！', '信息提示框');
end

参考文献

【1】张磊 . 基于图像处理的公路路面裂缝检测技术研究 [J]. 机械设计与制造工程 ,2017

【2】孙波成．基于数字图像处理的沥青路面裂缝识别技术研究 [D]. 成都 : 西南交通大学 ,2015．

详情资料请扣扣：1341703358，后利用 Matlab 设计程序来显示所得到的试验结果。通过实验结果可以看出，设计的路面裂缝检测识别系统是可以准确有效地识别路面裂缝。

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