CN108399621B - 一种工程试件快速标识方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程试件快速标识方法和系统，属于电子通信技术及工程识别技术领域。该方法包括试件标记和试件识别，直接扫描试件表面，提取表面识别特征，储存传输分享与其它联网终端，联网终端扫描试件然后匹配其图像属性，以识别试件。该系统包括移动终端，携带在进行工程活动的技术人员身上，在公路、水运工程项目的施工、运营阶段的检测维护过程，用于扫描工程试件表面，提取试件表面识别特征，储存传输分享与其它联网终端，联网终端扫描试件然后匹配其图像属性；还包括服务器，连接移动终端，用于接收、储存工程试件识别特征数据。本发明能准确获取试件的属性信息，无需在试件上更多的标注信息，适合广泛应用。

Description

一种工程试件快速标识方法和系统

技术领域

本发明属于电子通信技术及工程识别技术领域，涉及一种工程试件快速标识方法和系统。

背景技术

公路、水利等工程建设与运营等阶段常制作或对实体钻芯取样，传统方法是在试件上记号笔标记或粘贴信息标签，存在标记抹除不清、信息标签掉落遗失受损等风险，信息缺失造成混乱，无法判断来源，形成一一对应，且不利于盲样管理。

现有技术中，常通过扫描条码或二维码定位，该种方式较准确，可以单向传递信息。但需要事先在试件上粘贴二维码信息，而且保养维护，条码或者二维码长时间运送后已破损掉落后无法扫描识别。无线射频识别技术，虽然可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，但也需在试件上粘贴标签。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工程试件快速标识方法和系统，针对桥梁构件、沥青路面芯样、混凝土试块等试件的骨料粒径、排列、嵌挤方式等细节特征，进行提取、保存，传输，识别时与终端存储的信息比较，从而确定试件属性信息。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工程试件快速标识方法，包括试件标记和试件识别过程；

所述试件标记具体包括以下步骤：

(1)利用终端摄像扫描试件的一个或多个表面图像信息；

(2)对图像信息进行二值化处理，获得试件表面特有纹理轮廓二维像素值数据；

(3)对试件表面二维像素值数据基于广义霍夫变换(Hough Transform)方法提取试件特征，包括位置、像素值信息，建立极坐标系，上传至云服务端；

(4)对试件拍照(对于圆柱形拍上下表面、每隔90°角度共四个侧面；对于立方体拍上下表面、四个侧面)，并将照片上传至云服务端；

(5)输入试件工程信息，记录试件采集点的GPS定位信息，并将该试件的工程信息和定位信息上传至云服务端；

所述试件识别具体包括以下步骤：

(1)利用终端摄像扫描未知试件的一个或多个表面图像信息；

(2)进行二值化处理，获得试件表面特有纹理轮廓二维像素值数据；

(3)对试件表面二维像素值数据提取试件特征，包括位置、像素值信息；

(4)利用试件表面图像不变的细节特征，将试件特征点与试件标记云服务端图像均通过广义hough变换，在特征点空间寻找极值点，然后根据极值点获得尺度、旋转不变量和位置等特征，判断稳定特征向量之间的相似度，判断试件并获取试件工程信息。

进一步，试件特征提取，采用从外围向中心以同心圆或螺旋式方法扫描；试件特征提取包括立方体试件提取或圆柱体试件提取；对于立方体试件或圆柱体试件提取，采用正方形或圆形扫描方式；根据算法响应时间优选扫描方式。

进一步，所述的判断稳定特征向量之间的相似度：确定属于同一试件的特征点对，进行快速最邻近匹配，判断相似度达80％以上视为同一试件，最后由一致性姿态参数的最小二乘法验证，期望识别准确率95％以上。

一种工程试件快速标识系统包括：

移动终端，所述移动终端包括摄像头、试件扫描仪、特征识别器、手写显示器、GPS系统、第三方地图接口、工程信息录入模块、信息储存模块Ⅰ和无线发射模块；

所述移动终端携带在进行工程活动的技术人员身上，在公路、水运工程项目的施工、运营阶段的检测维护过程，用于扫描工程试件表面，提取试件表面识别特征，储存传输至其它联网终端，联网终端扫描试件然后匹配其图像属性；

所述摄像头用于采集工程试件表面识别特征；所述试件扫描仪用于提取工程试件的表面特征，采用从外围向中心以同心圆或螺旋式方法扫描，对于立方体试件或圆柱体试件对应使用正方形或圆形扫描方式；所述特征识别器用于识别工程试件的表面特征；所述手写显示器用于显示工程试件的扫描结果和匹配结果；所述GPS系统用于定位工程试件提取来源处具体位置；所述第三方地图接口用于连接第三方地图；所述工程信息录入模块用于录入工程试件的工程项目信息；所述信息储存模块Ⅰ用于储存工程试件的扫描结果和匹配结果；所述无线发射模块通过无线网络将信息储存模块Ⅰ存储的工程试件的扫描结果和匹配结果数据上传至服务器；

该系统还包括服务器，所述服务器连接移动终端，用于接收、储存工程试件识别特征数据。

进一步，所述服务器包括消息中间件和信息储存模块Ⅱ；

所述消息中间件通过无线网络连接信息储存模块，用于处理工程试件扫描结果数据与云服务端中已有数据的匹配情况；所述信息储存模块Ⅱ用于储存工程试件在标记阶段录入的数据和匹配阶段的结果数据。

本发明的有益效果在于：

本发明通过对工程试件实体扫描，与识别终端存储的图像信息比对，准确获取试件的属性信息，无需在试件上更多的标注信息，适合广泛应用。具体有益效果为：1)免贴标签，直接利用试件自身纹理，提取识别特征；2)采用缩放多边形与圆周扫描识别，较传统直线识别快速、准确；3)网络同步特征，共享各终端，同步识别，提高效率。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的工程试件快速标识方法流程图；

图2为本发明的扫描方式示意图；

图3为本发明的工程试件快速标识系统图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

基于图像细节特征的试件识别技术涉及图像处理、模式识别、识别终端视觉、数学形态学等，一般的物体识别是对图像特征提取后经过计算机分析，判断物体类别。本发明是直接扫描试件表面，提取表面识别特征，储存传输分享与其它联网终端，联网终端扫面试件然后匹配其图像属性，以识别试件。由于每个试件的细节特征不同，不同的细节特征会形成各种各样的图案，通过识别终端对特征与既有信息匹配，可进行区分鉴定。参照图1所示，工程试件快速标识方法包括试件标记和试件识别过程。

试件标记具体包括以下步骤：

(1)利用终端摄像扫描试件的一个或多个表面图像信息；

(2)对图像信息进行二值化处理，获得试件表面特有纹理轮廓二维像素值数据；

(3)对试件表面二维像素值数据基于广义霍夫变换(Hough Transform)方法提取试件特征，包括位置、像素值信息，建立极坐标系，上传至云服务端；

(4)对试件拍照(对于圆柱形拍上下表面、每隔90°角度共四个侧面；对于立方体拍上下表面、四个侧面)，上传照片至云服务端；

(5)输入试件工程信息，记录试件采集点的GPS定位信息，并将该试件的工程信息和定位信息上传至云服务端；

试件识别具体包括以下步骤：

(1)利用终端摄像扫描试件的一个或多个表面图像信息；

(2)进行二值化处理，获得试件表面特有纹理轮廓二维像素值数据；

(3)对试件表面二维像素值数据提取试件特征，包括位置、像素值信息；

(4)利用试件表面图像不变的细节特征(图像缩放、旋转、光照变化均具有不变性)，将试件特征点与试件标记云服务端图像均通过广义hough变换，在特征点空间寻找极值点，然后根据极值点获得尺度、旋转不变量和位置等特征，判断稳定特征向量之间的相似度，确定属于同一试件的特征点对，进行快速最邻近匹配，判断相似度达80％以上视为同一试件，最后由一致性姿态参数的最小二乘法验证，期望识别准确率95％以上。

工程试件图像是用移动终端摄像扫描试件的一个或多个表面而得到的，图像区域的局部细节纹理特征能够反映试件的某些物理属性，如骨料形状、大小、缺陷等。图像以像素为基本元素，首先要做去噪声处理，将试件与背景之间分开，然后对试件图像进行二值化预处理(图像上像素点的灰度值为0或255)，获得源像素特征数据。

从图像区域提取有效特征信息，如直线形、圆形、三角形、不规则图形等特征的位置(Location)、方向(Orientation)和尺度(Scale)信息，结合特征点邻域信息，使用一定的描述规则来对特征区域进行量化并抽取能代表该特征的描述信息，为了后续的匹配，一般用特征向量表示。本发明对于工程试件特征提取采用从外围向中心以同心或螺旋式方法扫描，对于立方体试件或圆柱体试件对应正方形或圆形扫描方式，如图2所示，根据算法响应时间优选扫描方式。

如图3所示，一种工程试件快速标识系统包括：

1)移动终端，携带在进行工程活动的技术人员身上，在公路、水运工程项目的施工、运营阶段的检测维护过程，用于扫描工程试件表面，提取试件表面识别特征，储存传输分享与其它联网终端，联网终端扫描试件然后匹配其图像属性；

2)服务器，所述服务器连接移动终端，用于接收、储存工程试件识别特征数据。

所述移动终端包括摄像头、试件扫描仪、特征识别器、手写显示器、GPS系统、第三方地图接口、工程信息录入模块、信息储存模块Ⅰ和无线发射模块。所述摄像头用于采集工程试件表面识别特征；所述试件扫描仪采用从外围向中心以同心圆或螺旋式方法扫描，对于立方体工程试件或圆柱体工程试件对应使用正方形或圆形扫描方式；所述特征识别器用于识别工程试件的表面特征；所述手写显示器用于显示工程试件的扫描结果和匹配结果；所述GPS系统用于定位工程试件提取来源处具体位置；所述第三方地图接口用于连接第三方地图；所述工程信息录入模块用于录入工程试件的工程项目信息；信息储存模块Ⅰ用于储存工程试件的扫描结果和匹配结果；所述无线发射模块通过无线网络将信息储存模块Ⅰ存储的工程试件的扫描结果和匹配结果数据上传至服务器。

所述服务器包括消息中间件和信息储存模块Ⅱ。所述消息中间件通过无线网络连接信息储存模块，用于处理工程试件扫描结果数据与云服务端中已有数据的匹配情况；所述信息储存模块Ⅱ用于储存工程试件在标记阶段录入的数据和匹配阶段的结果数据。

针对工程试件(芯样、试块等)体现的不同纹路、细节特征信息点标记识别，在公路、水运工程项目的施工、运营、检测、维护阶段，技术人员手持带有试件识别功能的移动终端(终端具备提取、保存、读出构件特征的功能)，当工作人员持移动终端扫描试件，摄像头对准试件扫描，试件扫描仪四识别试件表面图像特征，特征识别器自动感知，属性信息系统(即手写显示器)显示该构件位置、尺寸属性、所属工程项目，成果非常实用，工程应用需求广泛。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种工程试件快速标识方法，其特征在于，包括试件标记和试件识别过程；

所述试件标记具体包括以下步骤：

(1)利用终端摄像扫描试件的一个或多个表面图像信息；

(2)对图像信息进行二值化处理，获得试件表面特有纹理轮廓二维像素值数据；

(3)对试件表面二维像素值数据基于广义霍夫变换(Hough Transform)方法提取试件特征，包括位置、像素值信息，建立极坐标系，上传至云服务端；

(4)对试件拍照，对于圆柱形拍上下表面和每隔90°角度共四个侧面；对于立方体拍上下表面和四个侧面，并将照片上传至云服务端；

(5)输入试件工程信息，记录试件采集点的GPS定位信息，并将该试件的工程信息和定位信息上传至云服务端；

所述试件识别具体包括以下步骤：

(1)利用终端摄像扫描未知试件的一个或多个表面图像信息；

(2)进行二值化处理，获得试件表面特有纹理轮廓二维像素值数据；

(3)对试件表面二维像素值数据提取试件特征，包括位置、像素值信息；

(4)利用试件表面图像不变的细节特征，将试件特征点与试件标记云服务端图像均通过广义hough变换，在特征点空间寻找极值点，然后根据极值点获得尺度、旋转不变量和位置特征，判断稳定特征向量之间的相似度，判断试件并获取试件工程信息。

2.根据权利要求1所述的一种工程试件快速标识方法，其特征在于，试件特征提取，采用从外围向中心以同心圆或螺旋式方法扫描；试件特征提取包括立方体试件提取或圆柱体试件提取；对于立方体试件或圆柱体试件提取，采用正方形或圆形扫描方式；根据算法响应时间选择扫描方式。

3.根据权利要求1所述的一种工程试件快速标识方法，其特征在于，所述的判断稳定特征向量之间的相似度：确定属于同一试件的特征点对，进行快速最邻近匹配，判断相似度达80％以上视为同一试件，最后由一致性姿态参数的最小二乘法验证，期望识别准确率95％以上。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的工程试件快速标识方法，其特征在于，适用于该方法的标识系统包括：

移动终端，所述移动终端包括摄像头、试件扫描仪、特征识别器、手写显示器、GPS系统、第三方地图接口、工程信息录入模块、信息储存模块Ⅰ和无线发射模块；

所述移动终端携带在进行工程活动的技术人员身上，在公路、水运工程项目的施工和运营阶段的检测维护过程，用于扫描工程试件表面，提取试件表面识别特征，储存传输至其它联网终端，联网终端扫描试件然后匹配其图像属性；

所述摄像头用于采集工程试件表面识别特征；所述试件扫描仪用于提取工程试件的表面特征，采用从外围向中心以同心圆或螺旋式方法扫描，对于立方体试件或圆柱体试件对应使用正方形或圆形扫描方式；所述特征识别器用于识别工程试件的表面特征；所述手写显示器用于显示工程试件的扫描结果和匹配结果；所述GPS系统用于定位工程试件提取来源处具体位置；所述第三方地图接口用于连接第三方地图；所述工程信息录入模块用于录入工程试件的工程项目信息；所述信息储存模块Ⅰ用于储存工程试件的扫描结果和匹配结果；所述无线发射模块通过无线网络将信息储存模块Ⅰ存储的工程试件的扫描结果和匹配结果数据上传至服务器；

该系统还包括服务器，所述服务器连接移动终端，用于接收、储存工程试件识别特征数据。

5.根据权利要求4所述的工程试件快速标识方法，其特征在于，所述服务器包括消息中间件和信息储存模块Ⅱ；

所述消息中间件通过无线网络连接信息储存模块，用于处理工程试件扫描结果数据与云服务端中已有数据的匹配情况；所述信息储存模块Ⅱ用于储存工程试件在标记阶段录入的数据和匹配阶段的结果数据。