一种基于图像识别的路面脱空检测方法及系统与流程

1.本发明涉及图像识别技术领域，尤其是涉及一种基于图像识别的路面脱空检测方法及系统。


背景技术：

2.当车辆行驶在混凝土路面上时，在行车荷载的作用下，混凝土路面的面层与基层对变形的恢复能力不一样，两者累计的塑性变形量也不同，当车辆驶离后，混凝土路面的面层板的变形会适量恢复,但是基层的塑性变形会残留部分，逐渐会出现混凝土路面的面层与下方基层的脱离，从而形成板底脱空。此时，基层无法为混凝土路面提供足够的支撑力，在行车累积的荷载作用下，使得混凝土路面开裂、形成缝隙，当路面出现开裂现象后，若不进行及时修补，容易导致开裂迅速扩散，最终导致路面的使用寿命降低。
3.为了及时发现路面的开裂现象，通过采集路面图像，并将路面图像发送给相应的维修人员，由维修人员根据路面图像找出相应需要维修的路段进行维修。然而有时可能会在同一时间段出现大量需要维修的路面图像，维修人员如何能够从大量需要维修的路面找出开裂情况最严重的路段，以便对开裂严重的路面进行优先维修，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.为了便于检测出开裂最严重的路段，以便进行及时维修，本技术提供了一种基于图像识别的路面脱空检测方法及系统。
5.第一方面，本技术提供的一种基于图像识别的路面脱空检测方法，采用如下的技术方案：一种基于图像识别的路面脱空检测方法及系统，包括：获取待检测路段的路面图像；将所述路面图像输入至训练好的检测模型中，生成标记有n个路面裂缝区域的检测图，其中，n为自然数；对所述检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝区域的结果图；根据检测图中的实际裂缝区域的位置关系，对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域；生成每个关联裂缝区域的标记框；根据所有标记框，生成待检测路段的路面脱空占比；根据所述脱空占比，生成路面脱空检测结果。
6.通过采用上述技术方案，将待检测路段的路面图像输入至训练好的检测模型中，获得标记有路面裂缝区域的检测图，并对检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，去除检测图中的干扰部分，得到标记有实际裂缝区域的结果图，再对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到关联裂缝区域，生成每个关联裂缝区域的标记框，以便确定关联裂缝区域的面
积，再根据所有的标记框，生成待检测路段的路面脱空占比，通过路面脱空占比，以得到路面脱空检测结果，便于维修人员能够较为清楚的得知对应待检测路段的路面病害的严重程度，从而便于维修人员优先对路面病害严重的路段进行维修。
7.可选的，所述对所述检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝的检测图，具体包括：获取检测图中每个路面裂缝区域的每个像素格的中心，并将一个像素格的中心作为一个数据点；逐个对每个路面裂缝区域中的所有数据点进行线性回归运算，得到每个路面裂缝区域对应的回归直线；获取每个回归直线的标准估计误差值；逐个判断每个回归直线的标准估计误差值是否小于预设误差值，若否，则将回归直线对应的路面裂缝区域作为实际裂缝区域。
8.通过采用上述技术方案，将检测图中路面裂缝区域中的每个像素格的中心作为一个数据点，对所有的数据点进行线性回归运算，得到路面裂缝区域对应的回归直线，回归直线是能够反映路面裂缝区域的形状趋势的直线，当回归直线的标准估计误差值较大时，说明回归直线和路面裂缝区域的相关性越小，此时则说明路面裂缝区域可能为不规则形状，反之，当回归直线的标准估计误差至较小时，说明回归直线和路面裂缝区域的相关性越大，此时则说明路面裂缝区域趋于一条直线，在现实的混凝土路面中，规则的直线裂缝可能是由人工为阻止混凝土路面热胀冷缩而人工切割的，通过计算回归直线的方式，则可以将这些人工切割的直线区域从路面裂缝区域中排除，使得得到的实际裂缝区域更加的准确。
9.可选的，还包括：判断标准估计误差值小于预设误差对应的回归直线的长度是否小于预设长度，若是，则将回归直线对应的路面裂缝区域作为实际裂缝区域。
10.通过采用上述技术方案，通过判断回归直线的长度，将长度较长的回归直线对应的路面裂缝区域作为人工切割的裂缝排出，将长度较短的回归直线对应的路面裂缝区域视为开裂处，即作为实际裂缝区域。
11.可选的，还包括：所述获取检测图中每个路面裂缝区域的每个像素格的中心之前，还包括：将检测图转换为路面裂缝区域和路面区域的二值图像；对二值图像进行形态学处理。
12.通过采用上述技术方案，将检测图转换为路面裂缝区域和路面区域的二值图像，再利用形态学对二值图像进行处理，能够去除二值图像中路面裂缝区域中面积较小的噪声点。
13.可选的，所述根据检测图中的实际裂缝区域的位置关系，对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域，具体包括：若多个实际裂缝区域之间相互交叉，则将多个实际裂缝区域划分为一个关联裂缝区域；若存在独立的实际裂缝区域，则将独立的实际裂缝区域划分为一个关联裂缝区域。
14.通过采用上述技术方案，基于实际裂缝区域的位置关系，对实际裂缝区域进行划分，由于具有连接关系的实际裂缝区域对应的路面下方可能均出现脱空现象，所以将具有连接关系的实际裂缝区域作为一组关联裂缝区域，便于对关联裂缝区域对应的路面的脱空情况进行了解。
15.可选的，所述生成每个关联裂缝区域的标记框，具体包括：获取关联裂缝区域中每个像素格的二维坐标；获取所有像素格对应的二维坐标中每个维度的最大值和最小值；根据二维坐标中每个维度的最大值和最小值，生成矩形的标记框。
16.通过采用上述技术方案，通过关联裂缝区域对应的二维坐标中每个维度的最大值和最小值生成标记框，使得对应的关联裂缝均位于标记框内，而标记框对应的区域，则为路面可能出现脱空情况的区域。
17.可选的，所述根据所有标记框，生成待检测路段的路面脱空占比，具体包括：对所有标记框取交集，得到路面脱空区域；根据路面脱空区域，计算路面脱空占比。
18.通过采用上述技术方案，先对标记框所覆盖的区域去交集，以免出现重复多个标记框对同一脱空区域进行重复累加的情况出现，再利用脱空区域计算路面的脱空占比。
19.第二方面，本技术提供一种基于图像识别的路面脱空检测系统，采用如下技术方案：一种基于图像识别的路面脱空检测系统，包括：图像获取单元，用于获取待检测路段的路面图像；结果图生成单元，用于将所述路面图像输入至训练好的检测模型中，生成标记有n个路面裂缝区域的检测图，其中，n为自然数；裂缝筛选单元，用于对所述检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝区域的结果图；裂缝区域生成单元，根据检测图中的实际裂缝区域的位置关系，对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域；裂缝标记框生成单元，用于生成每个关联裂缝区域的标记框；脱空占比生成单元，用于根据所有标记框，生成待检测路段的路面脱空占比；检测结果生成单元，用于根据所述脱空占比，生成路面脱空检测结果。
20.通过采用上述技术方案，利用图像获取单元获取待检测路段的路面图像，利用结果图生成单元生成标记有n个路面裂缝区域的检测图，利用裂缝筛选单元对检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝区域的结果图，裂缝区域生成单元对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域，利用裂缝标记框生成单元生成每个关联裂缝区域的标记框，利用脱空占比生成单元生成待检测路段的路面脱空占比，利用检测结果生成单元根据脱空占比生成脱空检测结果，从而便于维修人员根据脱空占比得到脱空程度最严重的路段，进而便于维修人员优先对脱空严重的路段进行维修。
21.第三方面，本技术提供一种计算机设备，采用如下技术方案：一种计算机设备，包括存储器、处理器以及储存在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行如第一方面中任一所述的一种基于图像识别的路
面脱空检测方法。
22.第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：一种计算机可读存储介质，包括存储有能够被处理器加载并执行如第一方面中任一所述的一种基于图像识别的路面脱空检测方法的计算机程序。
23.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：对检测图进行去噪处理得到结果图，再根据结果图中的实际裂缝区域的位置关系，将具有连接关系的实际裂缝区域进行合并，以得到关联裂缝区域，再通过关联裂缝区域生成标记框，从而通过标记框生成对应路段的脱空占比，便于维修人员获取到脱空情况最严重的路段，以便优先对相应路段进行维修。
附图说明
24.图1是本技术实施例脱空检测的方法流程图。
25.图2是本技术实施例筛选路面裂缝区域的方法流程图。
26.图3是本技术实施例生成标记框的方法流程图。
27.图4是本技术实施例脱空检测的系统框图。
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
29.本技术实施例公开一种基于图像识别的路面脱空检测方法及系统。参照图1，一种基于图像识别的路面脱空检测方法及系统包括：步骤s101：获取待检测路段的路面图像。
30.其中，路面图像可以采用无人机拍摄的方式获取，也可以采用由图像采集车辆获取。
31.步骤s102：将路面图像输入至训练好的检测模型中，生成标记有n个路面裂缝区域的检测图，其中，n为自然数。
32.其中，检测模型可以采用deeplabv3+的语义分割模型，deeplabv3+的语义分割模型主要用于是将输入图像中的每个像素归于类预设标签，在本实施例中，预设标签至少需要包括裂缝像素、路面像素以及非路面像素，从而使得检测模型生成的检测图标记有路面裂缝区域、路面区域以及非路面区域。
33.其中，当n的值为零时，则说明对应的路面图像中没有检测到路面裂缝区域，此时停止执行剩余步骤，返回步骤s101，继续获取下一张路面图像。
34.步骤s103：对检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝区域的结果图；需要说明的是，路面裂缝区域包括部分人为对混凝土路面的割缝，这些割缝容易识别成路面裂缝区域，造成结果的误差。混凝土路面的割缝是由于混凝土凝结硬化过程中，混凝土温度变化较大，在降温过程，混凝土已经凝结硬化，降温产生的收缩会导致混凝土开裂，因此，通常需要在浇筑完成一定时间段内，对混凝土路面进行人工割缝，以诱导混凝土
收缩产生的裂缝沿割缝延伸，防止出现随机裂缝。通过去噪处理将这个人工割缝排出，使得最终的检测结果更加准确。
35.步骤s104：根据检测图中的实际裂缝区域的位置关系，对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域；步骤s105：生成每个关联裂缝区域的标记框；需要说明的是，每个关联裂缝区域均位于一个标记框内，标记框对应的范围即为路面可能出现脱空的范围。
36.步骤s106：根据所有标记框，生成待检测路段的路面脱空占比。
37.其中，脱空占比是指标记框覆盖的区域和路面区域的比值，通过脱空占比能够反映出对应路段的脱空情况。
38.步骤s107：根据脱空占比，生成路面脱空检测结果。
39.上述实施方式中，将待检测路段的路面图像输入至训练好的检测模型中，获得标记有路面裂缝区域的检测图，并对检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，去除检测图中的干扰部分，得到标记有实际裂缝区域的结果图，再对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到关联裂缝区域，生成每个关联裂缝区域的标记框，以便确定关联裂缝区域的面积，再根据所有的标记框，生成待检测路段的路面脱空占比，以生成脱空检测结果，维修人员即可较为清楚的得知对应待检测路段的路面病害的严重程度，从而便于提示维修人员优先对路面病害严重的路段进行维修。
40.参照图2，作为步骤s103的一种实施方式，步骤s103具体包括：步骤s1031：获取检测图中每个路面裂缝区域的每个像素格的中心，并将一个像素格的中心作为一个数据点；应当理解，路面裂缝区域中每个像素点的中心点能够反映出路面裂缝区域的形状、大小等情况，所以通过由中心点组成的点阵代表路面裂缝区域，便于对路面裂缝区域进行处理。
41.步骤s1032：逐个对每个路面裂缝区域中的所有数据点进行线性回归运算，得到每个路面裂缝区域对应的回归直线；应当理解， 对数据点进行线性回归运算即对所有的数据点进行线性拟合，线性回归运算得到的回归直线即最能够反应所有数据点分布趋势的直线。
42.步骤s1033：获取每个回归直线的标准估计误差值；其中，标准估计误差值是说明实际值与其估计值之间相对偏离程度的指标，在本实施例中，标准估计误差值用于衡量回归直线对路面裂缝区域的所有数据点的代表程度，标准估计误差值越小，回归直线的拟合程度越好，即越能代表路面裂缝区域的所有数据点，也就越能够代表路面裂缝区域。
43.步骤s1034：逐个判断每个回归直线的标准估计误差值是否小于预设误差值，若否，执行步骤s1035；若是，则执行步骤s1036。
44.其中，当回归直线的标准估计误差值是否小于预设误差值，则说明回归直线与路面裂缝区域的相似度越高，路面裂缝区域的形状区域为一条规则直线，此时则认为该路面裂缝区域是由人工在混凝土路面上切割的割缝，由于割缝并不是因路面脱空而形成的，所以为了使结果更准确，应当将割缝从路面裂缝区域中排除。
45.反之，当回归直线的标准估计误差值是否大于预设误差值，则说明路面裂缝区域与回归直线的偏差越大，此时的路面裂缝区域可能为自然开裂的不规则裂缝，这种不规则裂缝很可能是由于路面脱空情况导致的，所以将这些路面裂缝区域作为实际裂缝区域。
46.其中，步骤s1034之后还包括：步骤s1037：判断标准估计误差值小于预设误差对应的回归直线的长度是否小于预设长度，若是，则执行步骤s1035，若否，则执行步骤s1036。
47.应当理解，由于人工割缝通常是长度较长的直线，所以当回归直线的长度小于预设长度时，则认为路面裂缝区域是自然开裂形成的。
48.步骤s1035：将回归直线对应的路面裂缝区域作为实际裂缝区域；步骤s1036：排除回归直线对应的路面裂缝区域。
49.步骤s1031之前还包括：将检测图转换为路面裂缝区域和路面区域的二值图像；对二值图像进行形态学处理。
50.其中，二值图像即黑白图像，形态学处理是一种处理图像的方法，主要用于从图像中提取对表达和描绘区域形状有意义的图像分量；在本实施例中，形态学处理采用形态学闭运算，二值图像将路面裂缝区域对应的像素记为1，路面区域对应的像素记为0，再对二值图像进行形态学闭运算，形态学闭运算能够排除小型空洞，平滑物体轮廓，连接窄的间断点以及沟壑，同时也能够填补断裂的轮廓线，从而能够排除路面裂缝区域中小的空洞，并将距离较近的路面裂缝区域进行连接。
51.作为步骤s104的一种实施方式，步骤s104具体包括：若检测图中的多个实际裂缝区域之间相互交叉，则将多个实际裂缝区域划分为一个关联裂缝区域；若检测图中存在独立的实际裂缝区域，则将独立的实际裂缝区域划分为一个关联裂缝区域。
52.应当理解，路面产生具有连接关系、相互交叉的多个实际裂缝区域，则说明对应路面在多个实际裂缝区域均存在脱空情况，此时，则将多个实际裂缝区域作为一个关联裂缝区域。
53.参照图3，作为步骤s105的一种实施方式，步骤s105具体包括：步骤s1051：获取关联裂缝区域中每个像素格的二维坐标；步骤s1052：获取所有像素格对应的二维坐标中每个维度的最大值和最小值；例如，二维坐标包括x轴和y轴，分别获取x轴坐标的最大值和最小值，再获取y坐标的最大值和最小值，此时即得到四个坐标点。
54.步骤s1053：根据二维坐标中每个维度的最大值和最小值，生成矩形的标记框。
55.其中，根据每个维度的最大值和最小值对应的四个坐标点，得到矩形标记框的四个边界，从而生成矩形的标记框。
56.作为步骤s106的一种实施方式，步骤s106具体包括：对所有标记框取交集，得到路面脱空区域；根据路面脱空区域，计算路面脱空占比。
57.应当理解，通过区关联裂缝区域对应像素坐标最大值和最小值的方式确定标记
框，标记框可能出现重叠的情况，对所有的标记框取交集，避免了对同一区域进行重复计算的情况出现。
58.其中，路面的脱空占比=脱空区域/路面区域。
59.本技术实施例一种基于图像识别的路面脱空检测方法的实施原理为：获取路面图像，并将路面图像输入至检测模型中，对检测图进行去噪处理得到结果图，再根据结果图中的实际裂缝区域的位置关系，将具有连接关系的实际裂缝区域进行合并，以得到关联裂缝区域，再通过关联裂缝区域生成标记框，标记框的范围即可能出现脱空情况的范围，从而通过标记框生成对应路面的脱空占比，便于维修人员获取到脱空情况最严重的路段，以便优先对相应路段进行维修。
60.本发明还公开一种基于图像识别的路面脱空检测系统，参照图4，一种基于图像识别的路面脱空检测系统包括：图像获取单元，用于获取待检测路段的路面图像；结果图生成单元，用于将路面图像输入至训练好的检测模型中，生成标记有n个路面裂缝区域的检测图，其中，n为自然数；裂缝筛选单元，用于对检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝区域的结果图；裂缝区域生成单元，根据检测图中的实际裂缝区域的位置关系，对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域；裂缝标记框生成单元，用于生成每个关联裂缝区域的标记框；脱空占比生成单元，用于根据所有标记框，生成待检测路段的路面脱空占比。
61.检测结果生成单元，用于根据所述脱空占比，生成路面脱空检测结果。
62.本技术实施例一种基于图像识别的路面脱空检测系统的实施原理为：利用图像获取单元获取待检测路段的路面图像，利用结果图生成单元生成标记有n个路面裂缝区域的检测图，利用裂缝筛选单元对检测图中的路面裂缝区域进行去噪处理，得到标记有实际裂缝区域的结果图，裂缝区域生成单元对检测图中的实际裂缝区域进行划分，得到一个或多个关联裂缝区域，利用裂缝标记框生成单元生成每个关联裂缝区域的标记框，利用脱空占比生成单元生成待检测路段的路面脱空占比，便于维修人员根据脱空占比得到脱空程度最严重的路段，从而以便维修人员优先对脱空严重的路段进行维修。
63.本发明还公开一种计算机设备，一种计算机设备包括存储器、处理器以及储存在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行如上述任一种基于图像识别的路面脱空检测方法。
64.本发明还公开一种计算机可读储存介质，一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括存储有能够被处理器加载并执行如上述任一种方法的计算机程序。
65.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
66.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
67.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。