基于手机传感器的道路裂纹类型识别方法与流程

技术特征：

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：

$(x^{\&prime;},y^{\&prime;},z^{\&prime;},1)=(x,y,z,1)\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\&alpha;}& \sin \mathrm{\&alpha;}& 0\\ 0& -\sin \mathrm{\&alpha;}& \cos \mathrm{\&alpha;}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\&beta;}& 0& -\sin \mathrm{\&beta;}& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ \sin \mathrm{\&beta;}& 0& \cos \mathrm{\&beta;}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\&gamma;}& \sin \mathrm{\&gamma;}& 0& 0\\ -\sin \mathrm{\&gamma;}& \cos \mathrm{\&gamma;}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

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。