專利名稱：道路路面檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
道路路面檢測方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)，特別是涉及一種道路路面檢測方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的道路路面檢測過程主要是通過對道路路面進行人工抽查后形成書面檢測報告以及群眾自發(fā)報告的方式進行，但是這兩種方式存在著以下缺點需要耗費巨大的人工成本，無法有效選擇重點監(jiān)測區(qū)域，檢查周期長，監(jiān)測效率低，且檢查的范圍也非常有限。 因此，為了克服上述缺點，采用了設(shè)置于車輛中的車載傳感器系統(tǒng)進行道路狀況的監(jiān)測。車載傳感器系統(tǒng)在車輛行駛過程中進行數(shù)據(jù)采集后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中。然而，由于車載傳感器系統(tǒng)不對采集到的數(shù)據(jù)進行處理便將其進行傳輸，而對道路路面檢測僅僅需要車輛經(jīng)過減速帶或者井蓋、坑、土包時采集到的數(shù)據(jù)，因此車載傳感器系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中只有小部分是有效數(shù)據(jù)，耗費了極大的數(shù)據(jù)傳輸量。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種能降低數(shù)據(jù)傳輸量的道路路面檢測方法。此外，還有必要提供一種能降低數(shù)據(jù)傳輸量的道路路面檢測系統(tǒng)。一種道路路面檢測方法，包括如下步驟通過路面行駛采集加速度；根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型；通過匹配檢驗判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則傳輸所述采集到的加速度。優(yōu)選地，所述根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的步驟為根據(jù)所述采集到的垂直方向的加速度構(gòu)建混合高斯模型；對所述混合高斯模型中的參數(shù)進行初始化處理，并形成初始化處理后的混合高斯模型；通過所述初始化處理后的混合高斯模型判斷是否存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配，若是，則根據(jù)設(shè)定的學(xué)習(xí)速率以及與所述加速度相匹配的高斯分布中對應(yīng)的參數(shù)更新與所述加速度相匹配的高斯分布，并通過設(shè)定的學(xué)習(xí)速率更新所有高斯分布的權(quán)系數(shù)。優(yōu)選地，所述根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的步驟還包括當(dāng)判斷到不存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配時，獲取每一高斯分布對應(yīng)的權(quán)系數(shù)及標準差；計算所述每一高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值；提取所述比值最小的高斯分布，并通過重新賦初值對所述比值最小的高斯分布進行更新。
優(yōu)選地，所述根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的步驟還包括對更新后的混合高斯模型計算高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值；
按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值大小對高斯分布進行重新排列；從排列的高斯分布中按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值從大到小的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的高斯分布；由所述提取的高斯分布生成混合高斯模型。優(yōu)選地，所述傳輸所述采集到的加速度的步驟之前還包括當(dāng)判斷到所述采集到的加垂直方向的速度均與混合高斯模型匹配，則查詢所述匹配檢驗的閾值系數(shù)是否為第一閾值系數(shù)，若是，則取第二閾值系數(shù)進行匹配檢驗，判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則進入傳輸所述采集到的加速度的步驟。一種道路路面檢測系統(tǒng)，包括加速度采集模塊，用于根據(jù)路面行駛采集加速度；處理模塊，用于通過采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型；匹配檢驗?zāi)K，用于通過匹配檢驗判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則通知傳輸模塊；所述傳輸模塊用于傳輸所述采集到的加速度。優(yōu)選地，所述處理模塊包括模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述采集到的垂直方向的加速度構(gòu)建混合高斯模型；初始化單元，用于對所述混合高斯模型中的參數(shù)進行初始化處理，并形成初始化處理后的混合高斯模型；高斯分布檢驗單元，用于通過所述初始化處理后的混合高斯模型判斷是否存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配，若是，則通知更新單元；所述更新單元用于根據(jù)設(shè)定的學(xué)習(xí)速率以及與所述加速度相匹配的高斯分布中對應(yīng)的參數(shù)更新與所述加速度相匹配的高斯分布，并通過設(shè)定的學(xué)習(xí)速率更新所有高斯分布的權(quán)系數(shù)。優(yōu)選地，所述處理模塊還包括均值獲取單元，用于當(dāng)所述高斯分布檢驗單元判斷到不存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配時，獲取每一高斯分布對應(yīng)的權(quán)系數(shù)及標準差；比值計算單元，用于計算所述每一高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值；
所述更新單元還用于提取所述比值最小的高斯分布，并通過重新賦初值對所述比值最小的高斯分布進行更新。優(yōu)選地，所述處理模塊還包括高斯分布比值計算單元，用于對更新后的混合高斯模型計算高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值；排列單元，用于按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值大小對高斯分布進行重新排列；提取單元，用于從排列的高斯分布中按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值從大到小的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的高斯分布，并由所述提取的高斯分布生成混合高斯模型。優(yōu)選地，還包括查詢模塊，用于當(dāng)判斷到所述采集到的垂直方向的加速度均與混合高斯模型匹配，則查詢所述匹配檢驗的閾值系數(shù)是否為第一閾值系數(shù)，若是，則通知所述匹配檢驗?zāi)K；所述匹配檢驗?zāi)K還用于取第二閾值系數(shù)進行匹配檢驗，判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則通知所述傳輸模塊。上述道路路面檢測方法及系統(tǒng)，在路面行駛過程中采集加速度作為特征，在混合高斯模型中進行匹配檢驗，以得到不與混合高斯模型相匹配的垂直方向的加速度，因此對應(yīng)了車輛經(jīng)過減速帶或者井蓋、坑、土包時的垂直方向的加速度，僅在此時對加速度進行數(shù)據(jù)傳輸，在不丟失信息的情況下降低了數(shù)據(jù)傳輸量和計算量，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。上述道路路面檢測方法及系統(tǒng)，由于采集到的垂直方向上的加速度是不斷變化的，因此需要根據(jù)加速度以及對應(yīng)的高斯分布進行更新，使得混合高斯模型被不斷地學(xué)習(xí)更新，提高道路路面檢測的準確性，適應(yīng)檢測場景的變化。 上述道路路面檢測方法及系統(tǒng)在進行了匹配檢驗后，如果判斷到所有采集到的加速度都不與混合高斯模型相匹配，則需要查詢當(dāng)前所用的閾值系數(shù)是否為第一閾值系數(shù)， 如果此時使用的是第一閾值系統(tǒng)，則應(yīng)當(dāng)使用第二閾值系統(tǒng)進行匹配檢驗以再次對所有采集的加速度進行匹配檢驗，以防止漏檢的情況發(fā)生，降低了檢測過程中的漏檢率。


圖1為一個實施例中道路路面檢測方法的流程圖2為— 個實施例中根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的方法流程圖
圖3為另一個實施例中根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的方法流程圖4為另一個實施例中道路路面檢測方法的流程圖5為一個實施例中道路路面檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖6為一個實施例中處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖7為另一個實施例中處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖8為一個實施例中在包含了土坑的道路路面中行駛得到的原始波形圖9為一個實施例中在包含了土坑的道路路面中行駛得到的事件標示圖10為--個實施例中在包含了土坑的道路路面中行駛得到的經(jīng)混合高斯模型處理的波形圖
圖11為--個實施例中在包含了石塊的道路路面中行駛得到的原始波形圖12為--個實施例中在包含了石塊的道路路面中行駛得到的事件標示圖13為--個實施例中在包含了石塊的道路路面中行駛得到的經(jīng)混合高斯模型處理的波形圖
圖14為--個實施例中在包含了搓板路的道路路面中行駛得到的原始波形圖15為--個實施例中在包含了搓板路的道路路面中行駛得到的事件標示圖16為一個實施例中在包含了搓板路的道路路面中行駛得到的經(jīng)混合高斯模型處理的波形圖；圖17為一個實施例中在包含了波浪路的道路路面中行駛得到的原始波形圖；圖18為一個實施例中在包含了波浪路的道路路面中行駛得到的事件標示圖；圖19為一個實施例中在包含了波浪路的道路路面中行駛得到的經(jīng)混合高斯模型處理的波形圖；圖20為一個實施例中在包含了減速帶的道路路面中行駛得到的原始波形圖；圖21為一個實施例中在包含了減速帶的道路路面中行駛得到的事件標示圖；圖22為一個實施例中在包含了減速帶的道路路面中行駛得到的經(jīng)混合高斯模型處理的波形圖。
具體實施方式圖1示出了一個實施例中道路路面檢測的方法流程，包括以下步驟步驟S110，通過路面行駛采集加速度。本實施例中，路面通常是平坦的，但是由于道路質(zhì)量等方面的缺陷，也存在著凸起或者凹陷的地方，例如，道路路面上可能會出現(xiàn)減速帶、土包等凸起的地方，也可能會出現(xiàn)井蓋、土坑等凹陷的地方，因此采集加速度可有效反映道路路面的變化，采集的加速度包括了三維空間中三個方向上的加速度，即包括了垂直方向的加速度。在道路路面的行駛過程中，任何晃動、跌落、上升以及下降等各種移動變化所對應(yīng)的加速度均被采集得到一系列的加速度序列。步驟S130，根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型。本實施例中，由于采集到的垂直方向的加速度中某些特定的加速度分布是滿足了背景模型的分布的，因此，可通過建立一個合適的背景模型來對采集到一系列垂直方向的加速度序列進行分割篩選。中值濾波器、卡爾曼濾波器、單高斯分布法和混合高斯模型等都被廣泛應(yīng)用于背景建模當(dāng)中，但是中值濾波器建立背景模型需要非常大的存儲空間；而使用卡爾曼濾波器建立背景模型時，每一個像素都需要使用一個卡爾曼濾波器描述，背景恢復(fù)比較慢，運算時間也比較長；若運用單高斯分布法建立背景模型通常在仿真環(huán)境下能夠獲得比較好的效果，但是還未能成功地應(yīng)用于現(xiàn)實中，因此，應(yīng)當(dāng)選用混合高斯模型來對采集到的垂直方向的加速度進行分割篩選。采集到的垂直方向的加速度中某些特定的加速度分布是滿足了高斯分布的，因此采集混合高斯模型來對采集到的垂直方向的加速度進行篩選可得到最佳的結(jié)果。在采集到加速度之后，通過采集到的一系列垂直方向的加速度序列確定混合高斯模型。根據(jù)混合高斯模型采集到的垂直方向的加速度序列將分為前景和背景。背景指的是車輛在一段平坦的、沒有任何凸起或凹陷的道路路面行駛時采集到的垂直方向的加速度；前景指的是行駛于道路路面上的井蓋、減速帶、土坑以及土包待異常路面時采集到的垂直方向的加速度，加速度序列在混合高斯模型的作用下所分割篩選出的前景即為道路路面檢測過程中的有效數(shù)據(jù)。在一個具體的實施例中，如圖2所示，上述根據(jù)采集到的加速度確定混合高斯模型的具體過程為
步驟S131，根據(jù)采集到的垂直方向的加速度構(gòu)建混合高斯模型。本實施例中，針對每一個垂直方向的加速度分別用預(yù)設(shè)數(shù)量個高斯分布構(gòu)成的混
合高斯模型來建模，即混合高斯模型公式如下式所示
權(quán)利要求
1.一種道路路面檢測方法，包括如下步驟 通過路面行駛采集加速度；根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型；通過匹配檢驗判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則傳輸所述采集到的加速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路路面檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的步驟為根據(jù)所述采集到的垂直方向的加速度構(gòu)建混合高斯模型；對所述混合高斯模型中的參數(shù)進行初始化處理，并形成初始化處理后的混合高斯模型；通過所述初始化處理后的混合高斯模型判斷是否存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配，若是，則根據(jù)設(shè)定的學(xué)習(xí)速率以及與所述加速度相匹配的高斯分布中對應(yīng)的參數(shù)更新與所述加速度相匹配的高斯分布，并通過設(shè)定的學(xué)習(xí)速率更新所有高斯分布的權(quán)系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的道路路面檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的步驟還包括當(dāng)判斷到不存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配時，獲取每一高斯分布對應(yīng)的權(quán)系數(shù)及標準差；計算所述每一高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值；提取所述比值最小的高斯分布，并通過重新賦初值對所述比值最小的高斯分布進行更新。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的道路路面檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型的步驟還包括對更新后的混合高斯模型計算高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值； 按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值大小對高斯分布進行重新排列； 從排列的高斯分布中按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值從大到小的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的高斯分布；由所述提取的高斯分布生成混合高斯模型。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的道路路面檢測方法，其特征在于，所述傳輸所述采集到的加速度的步驟之前還包括當(dāng)判斷到所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型匹配，則查詢所述匹配檢驗的閾值系數(shù)是否為第一閾值系數(shù)，若是，則取第二閾值系數(shù)進行匹配檢驗，判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則進入傳輸所述采集到的加速度的步驟。
6.一種道路路面檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括 加速度采集模塊，用于根據(jù)路面行駛采集加速度；處理模塊，用于通過采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型；匹配檢驗?zāi)K，用于通過匹配檢驗判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則通知傳輸模塊；所述傳輸模塊用于傳輸所述采集到的加速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的道路路面檢測方法，其特征在于，所述處理模塊包括 模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述采集到的垂直方向的加速度構(gòu)建混合高斯模型；初始化單元，用于對所述混合高斯模型中的參數(shù)進行初始化處理，并形成初始化處理后的混合高斯模型；高斯分布檢驗單元，用于通過所述初始化處理后的混合高斯模型判斷是否存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配，若是，則通知更新單元；所述更新單元用于根據(jù)設(shè)定的學(xué)習(xí)速率以及與所述加速度相匹配的高斯分布中對應(yīng)的參數(shù)更新與所述加速度相匹配的高斯分布，并通過設(shè)定的學(xué)習(xí)速率更新所有高斯分布的權(quán)系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的道路路面檢測方法，其特征在于，所述處理模塊還包括均值獲取單元，用于當(dāng)所述高斯分布檢驗單元判斷到不存在至少一個高斯分布與采集到的垂直方向的加速度相匹配時，獲取每一高斯分布對應(yīng)的權(quán)系數(shù)及標準差； 比值計算單元，用于計算所述每一高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值； 所述更新單元還用于提取所述比值最小的高斯分布，并通過重新賦初值對所述比值最小的高斯分布進行更新。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的道路路面檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊還包括 高斯分布比值計算單元，用于對更新后的混合高斯模型計算高斯分布中權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值；排列單元，用于按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值大小對高斯分布進行重新排列； 提取單元，用于從排列的高斯分布中按照所述權(quán)系數(shù)與標準差之間的比值從大到小的順序提取預(yù)設(shè)數(shù)量的高斯分布，并由所述提取的高斯分布生成混合高斯模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的道路路面檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括查詢模塊，用于當(dāng)判斷到所述采集到的垂直方向的加速度均與混合高斯模型匹配，則查詢所述匹配檢驗的閾值系數(shù)是否為第一閾值系數(shù)，若是，則通知所述匹配檢驗?zāi)K；所述匹配檢驗?zāi)K還用于取第二閾值系數(shù)進行匹配檢驗，判斷所述采集到的垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則通知所述傳輸模塊。
全文摘要
一種道路路面檢測方法，包括如下步驟通過路面行駛采集加速度；根據(jù)采集到的垂直方向的加速度確定混合高斯模型；通過匹配檢驗判斷所述垂直方向的加速度與混合高斯模型是否匹配，若否，則傳輸所述采集到的加速度。上述道路路面檢測方法及系統(tǒng)，在路面行駛過程中采集垂直方向上的加速度作為特征，在混合高斯模型中進行匹配檢驗，以得到不與混合高斯模型相匹配的加速度，這一加速度為垂直方向上的加速度，因此對應(yīng)了車輛經(jīng)過減速帶或者井蓋、坑、土包時的加速度，如果垂直方向的加速度與混合高斯模型匹配時，則對采集到的加速度進行數(shù)據(jù)傳輸，在不丟失信息的情況下降低了數(shù)據(jù)傳輸量和計算量，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。
文檔編號E01C23/01GK102409599SQ201110283970
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者呂婧, 魏明明, 魯鳴鳴, 黃曉霞 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院