مقایسه تعداد لایه‌های تجزیه موجک تصویر به منظور کلاس‌بندی تمام‌خودکار بافت خرابی‌های روسازی آسفالتی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران - دپارتمان راه و ترابری - دانشکده مهندسی - دانشگاه فردوسی مشهد - ایران

2 گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 گروه مهندسی عمران - دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

پیمایش خرابی‌های سطحی راه جزء مراحل اصلی فرآیند ارزیابی عملکردی روسازی محسوب می‌شود. در سال‌های اخیر، تحقیقات زیادی در حوزه توسعه روش‌های هوشمند و خودکار شناسایی خرابی‌های روسازی انجام گرفته است. اغلب این روش‌ها بر پایه فنون بینایی کامپیوتر می‌باشند. از مهم‌‌ترین عناصر تشکیل‌دهنده سیستم‌های بینایی کامپبوتر، استخراج ویژگی تصویر می‌باشد. روش‌های پردازش چندرزولوشن (چنددقته) هم‌چون تجزیه موجک، ابزاری منحصربفرد جهت آنالیز ویژگی‌های بافتی تصویر فراهم آورده است. لبه‌ها، جزئیات ساختاری بافت تصاویر خرابی‌ سطح روسازی را تشکیل داده و تعداد سطوح تجزیه تصویر توسط اعمال تبدیل موجک، نقش موثری در آشکارسازی و تفکیک‌پذیری مکانی بافت گسستگی‌های (لبه) تصویر ایفا کرده و بایستی به طور بهینه انتخاب گردد. در این پژوهش، پس از برداشت تصاویر خرابی روسازی آسفالتی در شرایط روشنایی ثابت، از سه لایه تبدیل موجک دوبعدی هار به منظور تجزیه تصاویر و از ماتریس هم‌رخداد و ماتریس طول تکرار سطوح خاکستری، جهت توصیف آماری بافت زیرباندهای فرکانسی حاصل شده، استفاده گردید. نتایج حاصل از طبقه‌بندی تصاویر خرابی بر اساس روش کمینه فاصله ماهالانوبیس، حاکی از آن است که آماره‌های مستخرج از زیرباندهای موجک تا مرحله دوم تجزیه، در شناسایی بافت انواع خرابی نتایج برتری به دنبال داشته است. میانگین دقت عملکردی کلاس‌بندی تصاویر خرابی بر پایه تجزیه موجک تک‌مرحله‌ای، دو‌مرحله‌ای و سه‌مرحله‌ای به ترتیب برابر با 68 درصد، 79 درصد و 64 درصد می‌باشد. هم‌چنین آمارگان مرتبه دوم حاصل از ماتریس هم-رخداد سطوح خاکستری، با میانگین دقت طبقه‌بندی 81 درصد، عملکرد برتری نسبت به ماتریس طول تکرار در تشخیص و تفکیک خودکار تصاویر خرابی سطح آسفالت دارا می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparative analysis of wavelet decomposition levels in order to full-automated classification of asphalt pavement distresses texture

نویسندگان [English]

  • Reza Shahabian Moghaddam 1
  • Seyad Ali Sahaf 2
  • Abolfazl Mohammadzadeh Moghaddam 3
1 Civil engineering department - Ferdowsi university of Mashhad - Iran
2 Civil Engineering Dept. ; Engineering Faculty; Ferdowsi University of Mashhad.
3 Civil engineering department - Ferdowsi university of Mashhad - Iran
چکیده [English]

Assessment of road surface distresses is one of the most prominent phases in the pavement evaluation process. Over the past few years, a considerable number of efforts have been made on developing full-automatic methods for objectively pavement distress detection. It should be noted that most of these methods are based on computer vision techniques. One of the most important assets comprising computer vision systems is the feature extraction procedure. Multi-resolutional analysis approaches, such as wavelets have provided robust tools for image textural features representation. Edges are the textural structures of the pavement distress image. The applied wavelet decomposition level (scale) plays an effective role in highlighting and spatial localizing of the image edges (discontinuities) texture and must be selected optimally. In the present study, after acquisition of asphalt pavement distress images in an illumination controlled condition, three level Haar discrete 2D wavelet transform was applied in order to decompose the images. Afterwards, gray level co-occurrence matrix and gray level run-length matrix were employed to statistically describe the frequency sub-bands texture. The distress classification results based on minimum Mahalanobis distance classifier, indicate that extracting sub-bands statistics based on two layer wavelet decomposition has superior performance in distresses texture recognition. Average classification accuracy rates based on one, two and three levels wavelet decomposition are 68%, 79% and 64%, respectively. Furthermore, textural measurements obtained from gray level co-occurrence matrix, yielding average classification accuracy of 81%, acquired superior results in pavement distress images discrimination compared to gray level run-length matrix statistics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Automatic pavement evaluation
  • image textural analysis
  • wavelet transform
  • gray level co-occurrence matrix (GLCM)
  • gray level run length matrix (GLRLM)