高等级公路路面裂缝类病害轮廊提取的算法研究

式（1）中，

式（2）中，γ>0。

上偏差以mg(x,y)表示，定义为灰度值大于领域均值m的各像素的灰度平均值与m之差；下偏差以m1(x,y)表示，定义为领域均值m与灰度值小于m的各像素的灰度平均值之差。分别以Ng,N0，Nl代表Vx,y内灰度值大于、等于、小于m的像素数，则灰度的上偏差mg(x,y)和下偏差ml(x,y)可以分别表示为：

式（3）中，m的定义如下：

指数γ的大小直接影响上式的性能。γ越小，对噪声的平滑作用越强；γ越大，其税化作用越强。一般在噪声较强的情况下，噪声干扰对图像质量的影响比较突出，所以γ应当取较小的值；反之，在噪声较弱和图像细节较多的情况下，γ应当取较大的值。

在本文的实验中，考虑到噪声的滤除效果和后期的处理，γ取1，而Vx,y取为7×7邻域。

2.2 边缘检测

对于路面裂缝类病害的识别检测来说，边缘检测算法的好坏在很大程度上影响识别和检测的效果与精度。在数字图像处理的边缘检测方面，前人已进行了大量的科学研究和探索，提出和推导了大量经典的边缘检测算法。经典的、最简单的边缘检测方法是对原始图像按像素的某领域构造边缘检测算子，例如梯度算子、Sobel算子、Laplacian算子、Marr算子和Rosenfeld的门式算子等。在上述常用的算法中，梯度算子的思路简捷，运行速度较快；但是梯度算子只有水平和垂直两个方向的模板，其模板方向仅表示灰阶变化的梯度方向，而不是图像的实际边缘方向。Sobel算子运行速度较块，能滤除一些噪声，去掉部分伪边缘，可提供最精确的边缘方向估计[2]，并在检测斜向阶跃边缘时具有较好的效果。但是Sobel边缘检测算子主要有水平和垂直两个方向的模板，算法的有向性使其不能对路面病害中的不规则裂缝进行有效识别与检测。Laplacian和Marr算子无方向性，并在边缘检测过程中，先对原始图像进行平滑，以降低噪声的影响。但是，由于对图像的平滑使得算子对边缘的定位不精确，处理后的边缘像素数目较多。

    考虑到采集的路面裂缝类病害图像已进行了噪声滤除的预处理，又考虑到裂缝类病害的类型包括模向裂缝、纵