近年來,隨著公路網絡的日益完善和機場數量的增加,道面養(yǎng)護與管理已成為我國交通行業(yè)領域亟待解決的一項重要任務。裂縫是道面大多病害的早期形態(tài),及時準確地發(fā)現裂縫可以最大程度地降低維護成本,提高養(yǎng)護效率。隨著國家“交通強國建設綱要”戰(zhàn)略的推進,如何利用機器視覺技術實現高性能自動化的道面裂縫精準檢測技術,已成為當前研究的熱點問題之一。針對實際裂縫檢測應用中光照條件差、圖像對比度差和噪聲強烈等干擾導致依靠單一傳感器出現裂縫的誤判和漏檢問題,本文開展相關研究工作:在深入分析了紅外和可見光傳感器的成像原理和其在裂縫檢測應用中特性互補的基礎上,提出基于紅外和可見光圖像信息融合的道面裂縫檢測方案。該方案使用紅外傳感器和可見光傳感器同步采集道面圖像,并使用基于顯著區(qū)域幾何特征提取的配準方法,實現道面紅外和可見光圖像的同步獲取。為了進一步提高基于可見光圖像路面裂縫識別算法的精度、魯棒性和檢測速度,提出了一種基于稠密連接與深度監(jiān)督的神經網絡道面裂縫識別算法。算法通過網絡層間進行稠密連接及對多個尺度隱藏層進行深度監(jiān)督的方式,提高了不同尺度下裂縫特征提取能力和信息互補度,并設計類別平衡交叉熵損失函數以增大裂縫像素... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

009-2018年公路養(yǎng)護里程比例面對公路和機場道面養(yǎng)護的急迫需求，如何實現道面的高效率、大范圍的檢

中國民航大學碩士學位論文10第二章道面紅外與可見光圖像的采集與配準2.1紅外和可見光圖像成像原理及特性分析電磁波廣泛存在人們的生活中且覆蓋面廣泛，盡管類如紫外線、無線電波無法被人眼視覺觀測到，但通過各類先進光學儀器的采集后，可應用于衛(wèi)星信號、手機通信、遙控、紅外監(jiān)控、醫(yī)療器械等多個方面。圖2-1為電磁波的光譜結構，其中波長范圍一般為78.0~38.0m的電磁波即為可被人眼視覺感知到的可見光，而紅外線（Infrared）是一種波長比可見光長的非可見光，其范圍一般為1000~75.0mm。圖2-1電磁波的光譜結構1、紅外圖像成像原理及特性分析自然界的任何物質只要其溫度高于絕對零度（-273.15℃）即為紅外光輻射源，每時每刻都向周圍發(fā)射出與其表面的熱分布場對應的紅外輻射，此類輻射特性類似于可見光，但無法被人類視覺觀測到，而使用紅外熱像儀可捕捉物體所發(fā)射出的紅外輻射，并生成紅外圖像。紅外熱像儀的工作原理如下：1、紅外熱像儀鏡頭接收到物體發(fā)出的紅外輻射，并將其投射在紅外探測器焦平面陣列（FocalPlaneArrays，FPA），FPA中的熱探測元接受到紅外輻射后將溫度升高，然后通過讀出電路進行光電轉換并生成數字信號。2、FPGA（FieldProgrammableGateArray）對紅外探測器焦平面陣列生成的數字信號進行處理，從而獲得與被測物體各部分溫度相對應的紅外熱像圖。圖2-2為紅外熱像儀的成像原理。紅外圖像可再現了被測物體表面的溫度和其對應的輻射發(fā)射率，其中像素值對應了紅外圖像中物體溫度值高低，部分紅外熱像儀還可將物體表面具體的溫度以csv格式溫度陣列記錄下來，方便使用者對

中國民航大學碩士學位論文11被測物體的表面具體溫度分布信息進行充分利用。由于紅外輻射穿透煙、霧、大氣等障礙物的能力性強，不易受到周圍光照環(huán)境的影響，因此紅外系統(tǒng)被廣泛用于目標檢測、軍事偵察等方面。圖2-2紅外熱像儀的成像原理由于這種圖像是根據物體表面各部分的熱輻射特性成像，并根據實際熱成像系統(tǒng)輸出的結果，因此利用不同物體材質的差異或物體表面不同部位間溫度差異的特點，使用紅外熱成像技術對不同場景進行目標識別或病害檢測，其優(yōu)點如下：（1）較好地給出目標存在特性和位置特性。由于在自然環(huán)境下，紅外熱像儀主要依靠捕捉場景中物體表面的溫度和熱輻射，且被測物體溫度普遍異常于各種干擾物的溫度，因此我們可以根據熱像圖準確判斷出被測物體存在的位置。（2）自然環(huán)境下受干擾程度校針對于目標識別或病害檢測問題，紅外熱像圖不易受到光照環(huán)境、視覺遮擋物、風沙煙霧等干擾物的影響，因此其環(huán)境適應能力遠高于可見光圖像。而在可見光圖像中，圖像處理算法對這些干擾因素敏感，導致后續(xù)目標檢測或物體識別出現較大誤判。但由于紅外傳感器中探測器尺寸、制造成本和空間采樣頻率等限制，紅外圖像大多因欠采樣存在空間分辨率較低、成像效果差、信號混疊的缺點，圖像缺乏可見光圖像較清晰的細節(jié)紋理信息，且由于熱傳遞效應，導致被測物體邊緣模糊，溫度區(qū)間界限不明顯。此外，由于景物熱平衡、光波波長較長等原因，紅外圖像存在對比度低、視覺效果模糊的缺點。2、可見光圖像成像原理及特性分析由于可見光能夠激發(fā)人類眼睛視網膜產生視覺的輻射能，因此人類可通過可見光色彩信息獲得大量的世界客觀景象�？梢姽鈭D像傳感器利用鏡頭接受并折射物體反射的光，并通過電耦合器件CCD（Charge-coupleddevice）獲取，從而將光學?

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3224545