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    重庆时时彩私彩贴吧: 基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法.pdf

    关 键 词:
    基于 手机 传感器 道路 裂纹 类型 识别 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611230300.4

    申请日:

    2016.12.28

    公开号:

    CN106683088A

    公开日:

    2017.05.17

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06T 7/00申请日:20161228|||公开
    IPC分类号: G06T7/00(2017.01)I; G06T7/11(2017.01)I; G06T7/187(2017.01)I; G06T7/73(2017.01)I 主分类号: G06T7/00
    申请人: 西北工业大学
    发明人: 於志文; 孔莹莹; 陈荟慧; 郭斌; 王柱
    地址: 710072 陕西省西安市友谊西路127号
    优先权:
    专利代理机构: 西北工业大学专利中心 61204 代理人: 王鲜凯
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611230300.4

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.09|||2017.05.17

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法,用于解决现有道路裂纹类型识别方法实用性差的技术问题。技术方案是首先利用智能手机对道路裂纹进行拍照,采集裂纹照片及拍照时候的手机传感器数据。再对采集到的裂纹照片进行图像处理。继而将手机坐标系下的裂纹变换到世界坐标系,计算出世界坐标系下的裂纹方向。计算裂纹所在道路的方向。通过裂纹和道路方向的夹角判断线性裂纹的类型。如果夹角小于45°,裂纹的类型是竖裂,否则裂纹是横裂。本发明不需要专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照,仅利用智能手机对道路裂纹进行拍照,实用性好,且识别裂纹类型的准确率达到了90.1%。

    权利要求书

    1.一种基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法,其特征在于包括以下步骤:
    步骤一、利用智能手机对道路裂纹进行拍照,采集裂纹照片及拍照时的手机传感器数
    据;GPS数据作为计算裂纹所在道路方向的数据依据,加速度传感器和磁场传感器作为计算
    手机绕手机坐标系的x轴,y轴,z轴旋转角度的数据依据;将手机传感器数据整理成三元组<
    裂纹照片,传感器名称,传感器数值>;其中加速度传感器、磁力传感器的传感器数值格式是
    一个三维向量<x,y,z>,GPS的数据格式是<lon,lat>;
    步骤二、对步骤一采集到的裂纹照片进行包括中值滤波平滑、sobel算子锐化和灰度预
    处理,然后使用OTSU算法进行图像分割,从路面背景中分割出裂纹;处理后的二值化矩阵记
    为G,计算G连通域的个数,如果连通域的个数大于等于10,裂纹的类型是网状裂纹,如果连
    通域的个数小于10,裂纹的类型是线性裂纹;
    步骤三、计算裂纹在手机坐标系下的方向,对二值化矩阵G进行数学形态学先闭后开处
    理,处理后的矩阵记为M,然后对矩阵M进行膨胀腐蚀和细化操作,提取裂纹骨架,处理后的
    矩阵记为N,对矩阵N进行线性拟合,得到裂纹近似直线,直线的方向即为裂纹在手机坐标系
    下的方向;通过如下公式将手机坐标系下的裂纹变换到世界坐标系,计算出世界坐标系下
    的裂纹方向:
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    其中,(x,y,z)是世界坐标系下的点,(x”,y”,z”)是手机坐标系下的点;α、β、γ是手机
    绕手机坐标系的x轴,y轴,z轴旋转的角度;
    步骤四、将裂纹所在点的GPS定位到OpenStreetMap路网上,找到裂纹所在的道路;道路
    的信息记为r=(ID,Node1,Node2,Width),其中,ID是道路的编号,Node1是道路的起点,
    Node2是道路的终点,Width是道路的宽度,通过Node1和Node2两点,确定裂纹所在道路的方
    向;
    步骤五、通过裂纹和道路方向的夹角判断线性裂纹的类型,如果夹角小于45°,裂纹的
    类型是竖裂,如果夹角大于45°,裂纹的类型是横裂。

    说明书

    基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法

    技术领域

    本发明涉及一种道路裂纹类型识别方法,特别涉及一种基于手机传感器的道路裂
    纹类型识别方法。

    背景技术

    近年来,智能手机的发展为传统的市政服务提供了新的手段。在传统的城市道路
    裂纹检测方法中,需要专业的人员使用专业的设备进行检查,这样浪费大量的人力和物力。
    随着智能手机的发展,普通市民可以使用手机对裂纹进行拍照,但是由于用手机拍照的时
    候,拍照的方向是任意的,本发明中我们使用拍照时手机的传感器信息,如加速度计、磁力
    计、GPS信息等,和照片本身的信息,还原拍照的场景,对道路裂纹的类型进行判断。

    文献“路面裂缝图像自动识别系统研究.长安大学,2009.”公开了一种路面裂纹类
    型识别方法。此方法首先根据设定的阈值判断裂纹为网状裂纹还是线性裂纹,若连通域的
    个数大于给定的阈值,则是网状裂纹,否则是线性裂纹,然后根据投影判别法判断裂纹是纵
    向裂纹还是横向裂纹。但是由于此方法使用专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照的,摄像头
    跟道路方向是平行的,使用手机拍照识别裂纹类型的时候,拍照方向是任意的,不能直接通
    过照片的信息来判断横裂和竖裂,需要通过传感器信息判断手机拍照的方向以及裂纹所在
    道路的方向,结合照片本身的信息来判断线性裂纹的类型。

    发明内容

    为了克服现有道路裂纹类型识别方法实用性差的不足,本发明提供一种基于手机
    传感器的道路裂纹类型识别方法。该方法首先利用智能手机对道路裂纹进行拍照,采集裂
    纹照片及拍照时候的手机传感器数据。再对采集到的裂纹照片进行图像处理。继而将手机
    坐标系下的裂纹变换到世界坐标系,计算出世界坐标系下的裂纹方向。计算裂纹所在道路
    的方向。通过裂纹和道路方向的夹角判断线性裂纹的类型。如果夹角小于45°,裂纹的类型
    是竖裂,否则裂纹是横裂。本发明不需要专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照,仅利用智能手
    机对道路裂纹进行拍照,实用性好,且识别裂纹类型的准确率达到了90.1%。

    本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种基于手机传感器的道路裂纹类型
    识别方法,其特点是包括以下步骤:

    步骤一、利用智能手机对道路裂纹进行拍照,采集裂纹照片及拍照时的手机传感
    器数据。GPS数据作为计算裂纹所在道路方向的数据依据,加速度传感器和磁场传感器作为
    计算手机绕手机坐标系的x轴,y轴,z轴旋转角度的数据依据。将手机传感器数据整理成三
    元组<裂纹照片,传感器名称,传感器数值>。其中加速度传感器、磁力传感器的传感器数值
    格式是一个三维向量<x,y,z>,GPS的数据格式是<lon,lat>。

    步骤二、对步骤一采集到的裂纹照片进行包括中值滤波平滑、sobel算子锐化和灰
    度预处理,然后使用OTSU算法进行图像分割,从路面背景中分割出裂纹。处理后的二值化矩
    阵记为G,计算G连通域的个数,如果连通域的个数大于等于10,裂纹的类型是网状裂纹,如
    果连通域的个数小于10,裂纹的类型是线性裂纹。

    步骤三、计算裂纹在手机坐标系下的方向,对二值化矩阵G进行数学形态学先闭后
    开处理,处理后的矩阵记为M,然后对矩阵M进行膨胀腐蚀和细化操作,提取裂纹骨架,处理
    后的矩阵记为N,对矩阵N进行线性拟合,得到裂纹近似直线,直线的方向即为裂纹在手机坐
    标系下的方向。通过如下公式将手机坐标系下的裂纹变换到世界坐标系,计算出世界坐标
    系下的裂纹方向:


    其中,(x,y,z)是世界坐标系下的点,(x,,,y,,,z,,)是手机坐标系下的点。α、β、γ
    是手机绕手机坐标系的x轴,y轴,z轴旋转的角度。

    步骤四、将裂纹所在点的GPS定位到OpenStreetMap路网上,找到裂纹所在的道路。
    道路的信息记为r=(ID,Node1,Node2,Width),其中,ID是道路的编号,Node1是道路的起
    点,Node2是道路的终点,Width是道路的宽度,通过Node1和Node2两点,确定裂纹所在道路
    的方向。

    步骤五、通过裂纹和道路方向的夹角判断线性裂纹的类型,如果夹角小于45°,裂
    纹的类型是竖裂,如果夹角大于45°,裂纹的类型是横裂。

    本发明的有益效果是:该方法首先利用智能手机对道路裂纹进行拍照,采集裂纹
    照片及拍照时候的手机传感器数据。再对采集到的裂纹照片进行图像处理。继而将手机坐
    标系下的裂纹变换到世界坐标系,计算出世界坐标系下的裂纹方向。计算裂纹所在道路的
    方向。通过裂纹和道路方向的夹角判断线性裂纹的类型。如果夹角小于45°,裂纹的类型是
    竖裂,否则裂纹是横裂。本发明不需要专用的裂纹检测车对裂纹进行拍照,仅利用智能手机
    对道路裂纹进行拍照,实用性好,且识别裂纹类型的准确率达到了90.1%。

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

    附图说明

    图1是本发明基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法的流程图。

    图2是手机坐标系的示意图。

    图3是世界坐标系的示意图。

    具体实施方式

    参照图1-3。本发明基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法具体步骤如下:

    步骤一、利用智能手机对道路裂纹进行拍照,采集裂纹照片及拍照时候的手机传
    感器数据。GPS数据作为计算裂纹所在道路方向的数据依据,加速度传感器和磁场传感器作
    为计算手机绕手机坐标系的x轴,y轴,z轴旋转角度的数据依据。并进一步将所有数据整理
    成三元组<裂纹照片,传感器名称,传感器数值>。其中加速度传感器、磁力传感器的传感器
    数值格式是一个三维向量<x,y,z>,GPS的数据格式是<lon,lat>。

    步骤二、对步骤一中采集到的裂纹照片进行图像处理。首先对照片进行图像预处
    理,包括中值滤波平滑、sobel算子锐化、灰度处理,然后使用OTSU算法进行图像分割,从路
    面背景中分割出裂纹。处理后的二值化矩阵记为G,计算G连通域的个数,如果连通域的个数
    大于等于10,裂纹的类型是网状裂纹,如果连通域的个数小于10,裂纹的类型是线性裂纹。

    步骤三、为了判断线性裂纹的类型,首先需要判断裂纹的方向。计算裂纹在手机坐
    标系下的方向时,对矩阵G进行数学形态学先闭后开处理,处理后的矩阵记为M,然后对矩阵
    M进行膨胀腐蚀和细化操作,提取裂纹骨架,处理后的矩阵记为N,对矩阵N进行线性拟合,得
    到裂纹近似直线,直线的方向即为裂纹在手机坐标系下的方向。通过如下公式可以把手机
    坐标系下的裂纹变换到世界坐标系,计算出世界坐标系下的裂纹方向:


    (x,y,z)是世界坐标系下的点,(x”,y”,z”)是手机坐标系下的点。α、β、γ是指手机
    绕手机坐标系的x轴,y轴,z轴旋转的角度,通过android开发API获取。

    步骤四、计算裂纹所在道路的方向。把裂纹所在点的GPS定位到OpenStreetMap路
    网上,找到裂纹所在的道路。道路的信息记为r=(ID,Node1,Node2,Width),ID是道路的编
    号,Node1是道路的起点,Node2是道路的终点,Width是道路的宽度,通过Node1和Node2两
    点,确定裂纹所在道路的方向。

    步骤五、求得了世界坐标系下裂纹的方向和道路的方向后,通过裂纹和道路方向
    的夹角判断线性裂纹的类型。如果夹角小于45°,裂纹的类型是竖裂,如果夹角大于45°,裂
    纹的类型是横裂。

    关于本文
    本文标题:基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法.pdf
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