本发明涉及图像处理，具体地，涉及一种混凝土裂缝检测方法及系统。
背景技术：
1、混凝土是用水泥作胶凝材料，砂石作集料，与水按一定比例配合，经搅拌而成的一种建筑材料，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单等特点，因此被广泛应用于土木工程、造船业、机械行业。与此同时，混凝土的质量影响着各行各业的安全。
2、现有技术中对混凝土进行质量检测的方法包括实验检测及现场检测。其中，所述实验检测为在实验室中对混凝土的质量进行分析，这种方法不仅消耗的时间长，且在实际情况中，混凝土的质量会随着使用的时间造成损害，无法及时对建筑使用的混凝土的质量进行检测。
3、而现场检测使用超声波ct检测仪进行混凝土的检测。其中，所述超声波ct检测仪采用单发单收工作方式，即在一孔内固定点发射超声波，在另一孔一定深度范围内按一定间隔逐点接收超声波，测量波的初始时间，通过专用ct软件获得孔间剖面的速度重建图像（称之为速度ct），以此了解混凝土的质量。目前速度ct检测仪器用在混凝土质量检测中主要存在以下问题：
4、灌注桩所用的混凝土材料是典型的具有黏滞性的复合材料，在浇注过程中形成的各种缺陷不但在速度上有所不同，而且对超声波呈现出不同程度的的吸收衰减作用，这种吸收衰减作用主要体现在接收波形信号的幅度变化和频谱变化上。有些缺陷，像离析、蜂窝状气孔、桩头低强区等，声波速度变化不大，特别是在缺陷范围较小时，检测精度相对较低，采用速度ct有时会漏检。这种检测仪器，采用单道接收逐点移动测量方式，测量效率低，还容易产生移动深度误差从而出现虚假异常。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种混凝土裂缝检测方法及系统，用于及时检测混凝土的质量，降低检测的成本。
2、为了实现上述目的，本发明公开了一种混凝土裂缝检测方法，包括：
3、实时获取目标混凝土区域的第一遥感图像，并提取所述第一遥感图像的图像特征，以根据所述图像特征判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝；
4、当检测到所述目标混凝土区域发生裂缝时，获取所述目标混凝土区域对应的第一图像序列数据，并对所述第一图像序列数据中的每一张第一图像进行图像形态学处理，以获取每一张所述第一图像中对应的裂缝区域；
5、根据所述裂缝区域对每一张所述第一图像进行分割，获得仅包含裂缝区域的连续的单张第二图像和若干张所述第二图像形成的光流图像；
6、将所述第二图像及所述光流图像输入至预训练的裂缝检测模型，通过所述裂缝检测模型提取每一张所述第二图像对应的外观特征和视差特征及提取所述光流图像对应的运动特征；
7、通过所述裂缝检测模型融合所述外观特征、视差特征及所述运动特征，获得所述目标混凝土区域对应的裂缝扩散特征；
8、基于所述裂缝扩散特征，通过预设的混凝土质量检测模型对所述目标混凝土区域的混凝土质量进行检测，输出所述目标混凝土区域对应的混凝土质量值。
9、本发明公开的一种混凝土裂缝检测方法通过实时获取目标混凝土区域的第一遥感图像及时地进行裂缝检测。在进行检测的过程中，首先获取所述第一遥感图像的图像特征判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝，在检测到裂缝时再进行混凝土质量的检测，避免资源的浪费。在监测到所述区域已经发生裂缝时，基于裂缝的扩散趋势与混凝土的质量有关，由此通过获取所述区域在一段时间内的图像序列数据进行趋势特征的提取，以进行混凝土质量的检测。
10、在获取到所述图像序列数据后，首先获取每一张所述第一图像中的裂缝区域，以根据所述裂缝区域将所述第一图像中未发生裂缝的区域对应的图像删除，降低后续需要处理的数据量，提高检测的效率。在获得进行图像分割的第二图像序列后，通过预设的裂缝检测模型提取每一张图像的外观特征及视差特征以表征每一张第二图像中裂缝的体积特征，进而结合所述体积特征及所述时间序列对应的运动特征，可获得所述裂缝的扩散特征。进而基于所述扩散特征进行混凝土质量的检测，降低检测的成本，提高检测的效率。
11、作为优选例子，所述提取所述第一遥感图像的图像特征，以根据所述图像特征判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝，包括：
12、对所述第一遥感图像进行最小噪声分离变化处理，提取所述第一遥感图像对应的各波段像素值，并计算所述各波段像素值的平方和，生成不同波段对应的第一光谱图像；
13、将不同波段对应的第一光谱图像进行整合，获得所述第一遥感图像对应的光谱图像；
14、将所述光谱图像与预构建的混凝土裂缝数据集中每一种混凝土裂缝对应的历史光谱图像进行相似度计算，以根据所述相似度计算的结果判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝。
15、本发明基于不同类型的混凝土在形成裂缝的过程中，因混凝土的分子组成导致其裂缝对应的遥感图像具有不同的波段像素和颜色特征，基于此，本发明获取所述第一遥感图像的各波段像素值，以提取对应的光谱图像生成对应的光谱特征。进一步的，通过计算所述第一遥感图像对应的光谱图像及构建的裂缝数据集中的每一张裂缝图像对应的光谱图像的相似度，进而根据所述相似度确定当前目标混凝土区域是否发生裂缝，提高检测的效率及准确度。
16、作为优选例子，所述对所述第一图像序列数据中的每一张第一图像进行图像形态学处理，以获取每一张所述第一图像中对应的裂缝区域，包括：
17、对所述第一图像进行二值化处理，获取所述第一图像对应的灰度图；
18、计算所述灰度图中每一个像素的灰度值，并将所述灰度值与预设的灰度阈值进行比较，以根据比较的结果对所述灰度图进行像素分割，获得初始裂缝区域；
19、提取所述初始裂缝区域对应的纹理特征和颜色分布特征，通过聚类算法对所述初始裂缝区域进行图像分割，并对所述图像分割后的结果进行区域合并，生成所述第一图像对应的裂缝区域。
20、本发明通过提取图像中的灰度特征、纹理特征及颜色分布特征进行裂缝区域的识别，提高所述识别的准确度。
21、作为优选例子，所述根据所述裂缝区域对每一张所述第一图像进行分割，获得仅包含裂缝区域的连续的单张第二图像和若干张所述第二图像形成的光流图像，包括：
22、根据所述裂缝区域对每一张所述第一图像进行图像分割，形成所述第一图像序列数据对应的第二图像序列数据；
23、对所述第二图像序列数据进行按帧分解，获得与所述第二图像序列数据对应的连续的单张第二图像；
24、根据所述第二图像序列数据，通过光流法提取所述第二图像序列数据的光流特征，获得与所述第二图像序列数据对应的连续的光流图像。
25、本发明根据所述裂缝区域对每一张所述第二图像进行分割，以获得仅包含裂缝图像的图像数据，降低后续需要处理的数据量，提高检测的效率。进一步地，生成所述光流图像以提取所述图像对应的时间序列特征，进而构建裂缝在时间上的扩散特征，提高特征的准确率。
26、作为优选例子，所述通过所述裂缝检测模型提取每一张所述第二图像对应的外观特征和视差特征及提取所述光流图像对应的运动特征，包括：
27、根据预设在所述裂缝检测模型中的第一特征提取网络中的通道灰度函数及结构灰度函数分别对所述第二图像进行通道灰度计算及结构灰度计算，获得所述第二图像的通道灰度及结构灰度；
28、根据所述通道灰度及所述结构灰度，通过预设在所述第一特征提取网络中的腐蚀函数及膨胀函数，获得所述通道灰度对所述结构灰度的腐蚀值及膨胀值；
29、根据所述腐蚀值及所述膨胀值，通过预设在所述第一特征提取网络中的开运算函数及闭运算函数进行多次开闭运算，获得所述第二图像对应的外观特征。
30、本发明设置所述第一特征提取网络以使提取所述图像数据的基础图像特征，为此，本发明在第一特征提取网络中设置通道灰度函数及结构灰度函数以便于提取图像的通道灰度及结构灰度，接着对所述通道灰度及结构灰度进行腐蚀、膨胀后，再进行对此开闭运算，由此，获得图像的外观特征。
31、作为优选例子，所述通过所述裂缝检测模型提取每一张所述第二图像对应的外观特征和视差特征及提取所述光流图像对应的运动特征，包括：
32、通过预设在所述裂缝检测模型中的第二特征提取网络提取所述第二图像中不同像素分别对应的位置偏差，并对所述位置偏差进行卷积处理，获得所述第二图像对应的视差特征；
33、通过预设在所述裂缝检测模型中的第三特征提取网络中的光流叠加公式计算所述连续的光流图像中相邻若干个光流图像之间位移光流的叠加，获得叠加的光流；
34、通过所述第三特征提取网络对所述叠加的光流进行卷积处理，提取所述光流图像对应的运动特征。
35、本发明通过在所述裂缝检测模型中设置不同的特征提取网络，以提取所述每一张图像的视差特征，进而结合所述视差特征表征所述裂缝的深度，全面的体现所述裂缝的体积。进一步地，对所述光流图像之间位移光流进行计算以使体现每一张图像随时间的运动特征，进而表征所述裂缝的扩散趋势。
36、作为优选例子，所述通过所述裂缝检测模型融合所述外观特征、视差特征及所述运动特征，获得所述目标混凝土区域对应的裂缝扩散特征，包括：
37、通过预设在所述裂缝检测模型的全连接层为所述外观特征和所述视差特征分配不同的权重，以根据所述权重融合所述外观特征和所述视差特征获得每一张所述第二图像对应的裂缝体积特征；
38、通过所述全连接层对所述裂缝体积特征与所述运动特征进行线性融合，输出所述目标混凝土区域对应的裂缝扩散特征。
39、本发明融合所述时间及空间上的特征，以利用融合后的特征全面准确地计算所述混凝土的质量，提高检测的准确度。
40、作为优选例子，所述通过预设的混凝土质量检测模型对所述目标混凝土区域的混凝土质量进行检测，输出所述目标混凝土区域对应的混凝土质量值，包括：
41、将所述裂缝扩散特征输入预设的混凝土质量检测模型，通过预设在所述混凝土质量检测模型中的若干个不同的决策树分别对所述裂缝扩散特征进行预测，获得若干个不同的第一混凝土质量值；
42、通过预设的回归计算函数或分类函数对所述若干个不同的混凝土质量值进行处理，获得所述目标混凝土区域对应的混凝土质量值。
43、本发明利用预设在所述混凝土质量检测模型中的不同决策树对所述裂缝扩散特征进行质量预测，获得若干个不同的第一混凝土质量值，接着根据所述第一混凝土质量值做回归处理或分类处理，获得所述目标混凝土区域对应的混凝土质量值，提高混凝土质量检测的准确性。
44、另一方面，本发明公开了一种混凝土裂缝检测系统，包括区域检测模块、裂缝检测模块、图像分割模块、特征提取模块、特征融合模块及质量检测模块；
45、所述区域检测模块用于实时获取目标混凝土区域的第一遥感图像，并提取所述第一遥感图像的图像特征，以根据所述图像特征判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝；
46、所述裂缝检测模块用于当检测到所述目标混凝土区域发生裂缝时，获取所述目标混凝土区域对应的第一图像序列数据，并对所述第一图像序列数据中的每一张第一图像进行图像形态学处理，以获取每一张所述第一图像中对应的裂缝区域；
47、所述图像分割模块用于根据所述裂缝区域对每一张所述第一图像进行分割，获得仅包含裂缝区域的连续的单张第二图像和若干张所述第二图像形成的光流图像；
48、所述特征提取模块用于将所述第二图像及所述光流图像输入至预训练的裂缝检测模型，通过所述裂缝检测模型提取每一张所述第二图像对应的外观特征和视差特征及提取所述光流图像对应的运动特征；
49、所述特征融合模块用于通过所述裂缝检测模型融合所述外观特征、视差特征及所述运动特征，获得所述目标混凝土区域对应的裂缝扩散特征；
50、所述质量检测模块用于基于所述裂缝扩散特征，通过预设的混凝土质量检测模型对所述目标混凝土区域的混凝土质量进行检测，输出所述目标混凝土区域对应的混凝土质量值。
51、本发明公开的一种混凝土裂缝检测系统通过实时获取目标混凝土区域的第一遥感图像及时地进行裂缝检测。在进行检测的过程中，首先获取所述第一遥感图像的图像特征判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝，在检测到裂缝时再进行混凝土质量的检测，避免资源的浪费。在监测到所述区域已经发生裂缝时，基于裂缝的扩散趋势与混凝土的质量有关，由此通过获取所述区域在一段时间内的图像序列数据进行趋势特征的提取，以进行混凝土质量的检测。
52、在获取到所述图像序列数据后，首先获取每一张所述第一图像中的裂缝区域，以根据所述裂缝区域将所述第一图像中未发生裂缝的区域对应的图像删除，降低后续需要处理的数据量，提高检测的效率。在获得进行图像分割的第二图像序列后，通过预设的裂缝检测模型提取每一张图像的外观特征及视差特征以表征每一张第二图像中裂缝的体积特征，进而结合所述体积特征及所述时间序列对应的运动特征，可获得所述裂缝的扩散特征。进而基于所述扩散特征进行混凝土质量的检测，降低检测的成本，提高检测的效率。
53、作为优选例子，所述区域检测模块包括光谱单元及裂缝检测单元；
54、所述光谱单元用于对所述第一遥感图像进行最小噪声分离变化处理，提取所述第一遥感图像对应的各波段像素值，并计算所述各波段像素值的平方和，生成不同波段对应的第一光谱图像；将不同波段对应的第一光谱图像进行整合，获得所述第一遥感图像对应的光谱图像；
55、所述裂缝检测单元用于将所述光谱图像与预构建的混凝土裂缝数据集中每一种混凝土裂缝对应的历史光谱图像进行相似度计算，以根据所述相似度计算的结果判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝。
56、本发明基于不同类型的混凝土在形成裂缝的过程中，因混凝土的分子组成导致其裂缝对应的遥感图像具有不同的波段像素和颜色特征，基于此，本发明获取所述第一遥感图像的各波段像素值，以提取对应的光谱图像生成对应的光谱特征。进一步的，通过计算所述第一遥感图像对应的光谱图像及构建的裂缝数据集中的每一张裂缝图像对应的光谱图像的相似度，进而根据所述相似度确定当前目标混凝土区域是否发生裂缝，提高检测的效率及准确度。
1.一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述提取所述第一遥感图像的图像特征，以根据所述图像特征判断所述目标混凝土区域是否发生裂缝，包括：
3.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述对所述第一图像序列数据中的每一张第一图像进行图像形态学处理，以获取每一张所述第一图像中对应的裂缝区域，包括：
4.根据权利要求3所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述根据所述裂缝区域对每一张所述第一图像进行分割，获得仅包含裂缝区域的连续的单张第二图像和若干张所述第二图像形成的光流图像，包括：
5.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述通过所述裂缝检测模型提取每一张所述第二图像对应的外观特征和视差特征及提取所述光流图像对应的运动特征，包括：
6.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述通过所述裂缝检测模型提取每一张所述第二图像对应的外观特征和视差特征及提取所述光流图像对应的运动特征，包括：
7.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述通过所述裂缝检测模型融合所述外观特征、视差特征及所述运动特征，获得所述目标混凝土区域对应的裂缝扩散特征，包括：
8.根据权利要求1所述的一种混凝土裂缝检测方法，其特征在于，所述通过预设的混凝土质量检测模型对所述目标混凝土区域的混凝土质量进行检测，输出所述目标混凝土区域对应的混凝土质量值，包括：
9.一种混凝土裂缝检测系统，其特征在于，包括区域检测模块、裂缝检测模块、图像分割模块、特征提取模块、特征融合模块及质量检测模块；
10.根据权利要求9所述的一种混凝土裂缝检测系统，其特征在于，所述区域检测模块包括光谱单元及裂缝检测单元；
