激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其被安裝于道路檢測車輛上，用來在道路檢測車輛行進(jìn)的過程中檢測道路縱面錯(cuò)臺的位置和高度，激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)包括圖像采集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊，圖像采集模塊包括用來采集道路縱斷面曲線數(shù)據(jù)的傳感器、以及用來存儲(chǔ)所采集的圖像的采集服務(wù)器，其中，傳感器包括攝像機(jī)和激光器，激光器用來向路面照射線性激光線，激光線沿著道路行進(jìn)方向延伸，攝像機(jī)用來沿固定方向拍攝包含激光線的道路縱斷面圖像，數(shù)據(jù)分析模塊用來讀取在采集服務(wù)器中存儲(chǔ)的所采集的圖像，識別激光線在所采集的道路縱面圖像中的位置，并將所識別的位置轉(zhuǎn)換為道路縱面高度數(shù)據(jù)，最終根據(jù)道路縱面高度數(shù)據(jù)檢測是否出現(xiàn)錯(cuò)臺。
【專利說明】激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于公路路基路面無損檢測和評價(jià)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種激光道路錯(cuò)臺檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]路面錯(cuò)臺是水泥混凝土路面最主要的病害之一，也是水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)工作的主要內(nèi)容之一。我國于2008年發(fā)布的《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG059-95)中將路面在人工構(gòu)造物端部接頭、水泥混凝土路面或橋梁的伸縮縫以及浙青路面裂縫兩側(cè)的沉降定乂為錯(cuò)臺。
[0003]目前，國外錯(cuò)臺測量方法主要有兩種:人工法和自動(dòng)檢測法。
[0004]人工法主要是采用佐治亞錯(cuò)臺儀采集錯(cuò)臺量數(shù)據(jù)。如圖1所示，美國國家高速公路和交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)(AASHTO)建議的方法為通過直尺檢測接縫前后相距300mm的兩個(gè)點(diǎn)(每一邊距離接縫位置不能少于75mm)的高差，當(dāng)高差大于5mm即認(rèn)為錯(cuò)臺存在。
[0005]自動(dòng)檢測法是利用錯(cuò)臺的存在會(huì)顯著影響國際平整度指標(biāo)(IRI)的特性，用傳感器來檢測輪跡帶的縱斷面數(shù)據(jù)，然后利用設(shè)備開發(fā)商提供的計(jì)算程序來計(jì)算錯(cuò)臺數(shù)據(jù)。
[0006]現(xiàn)階段，國內(nèi)測量錯(cuò)臺的主要方法還停留在人工測量階段，即:當(dāng)錯(cuò)臺變形超過3米時(shí)，采用水準(zhǔn)儀測量從錯(cuò)臺一端無沉降或鼓包的位置起，沿路線縱向用皮尺量取一定距離，作為測點(diǎn)，在該處測量海拔高度。再向前量取一定距離，作為測點(diǎn)，測量海拔高度。如此重復(fù)，直至錯(cuò)臺另一端無明顯沉降或鼓包的位置為止。無特殊需要，距離錯(cuò)臺位置的2m內(nèi)應(yīng)每隔0.2m量測一次,2?5m內(nèi)宜每隔0.5m量測一次,5m以上可每隔Im量測一次，由此得出沉降縱斷面及最大沉降值，即為最大錯(cuò)臺高度。;當(dāng)錯(cuò)臺變形范圍不足3米時(shí)，可沿道路行駛方向?qū)?米尺搭在錯(cuò)臺兩側(cè)，然后使用鋼尺沿3米尺每隔20cm測量路面距離3米尺的距離，最后選取測量最大值為最大錯(cuò)臺高度。
[0007]在《水泥混凝土路面維修養(yǎng)護(hù)手冊》中規(guī)定錯(cuò)臺高度在5mm?IOmm屬于輕度錯(cuò)臺，大于IOmm屬于重度錯(cuò)臺，5mm以下可以忽略，以上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)需應(yīng)用在錯(cuò)臺識別中作為閾值，可根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更改。
[0008]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn):
[0009](I)人工測量精度低，作業(yè)不安全。人工測量會(huì)引入人工讀數(shù)誤差與選點(diǎn)誤差，導(dǎo)致測量精度較低；
[0010](2)自動(dòng)測量方式不能在同一時(shí)間獲得完整的縱斷面數(shù)據(jù)，不完整的縱斷面數(shù)據(jù)對最終測量結(jié)果引入很大的誤差。例如，采用測距機(jī)對輪跡帶進(jìn)行測量，在檢測設(shè)備行進(jìn)過程中，由于顛簸等因素，沿車行方向，激光測距機(jī)會(huì)出現(xiàn)左右傾斜，造成測距機(jī)所測距離變大，從而引起誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是使用激光三角測量原理，提出一種基于道路檢測車的錯(cuò)臺自動(dòng)檢測方法，其能夠提高錯(cuò)臺的測量精度與測量速度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過攝像機(jī)對道路縱斷面進(jìn)行拍攝、獲取某一時(shí)刻的道路縱斷面高度數(shù)據(jù)，然后對道路縱斷面高度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以識別出道路錯(cuò)臺位置以及錯(cuò)臺高度。根據(jù)本發(fā)明的錯(cuò)臺自動(dòng)檢測方法，其錯(cuò)臺測量精度至少能夠達(dá)到0.5mm。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了一種激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其被安裝于道路檢測車輛上，用來在道路檢測車輛行進(jìn)的過程中檢測道路縱面錯(cuò)臺的位置和高度，所述激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)包括圖像采集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊，所述圖像采集模塊包括用來對道路縱面進(jìn)行圖像采集的傳感器、以及用來存儲(chǔ)所采集的圖像的采集服務(wù)器，其中，所述傳感器包括攝像機(jī)和激光器，所述激光器用來向路面照射激光線，所述激光線沿著道路縱向方向延伸，攝像機(jī)用來沿固定方向拍攝包含所述激光線的道路縱斷面圖像，所述數(shù)據(jù)分析模塊用來讀取在所述采集服務(wù)器中存儲(chǔ)的所采集的圖像，識別所述激光線在所采集的道路縱面圖像中的位置，并將所識別的位置轉(zhuǎn)換為道路縱面高度數(shù)據(jù)，最終根據(jù)道路縱面高度數(shù)據(jù)檢測是否出現(xiàn)錯(cuò)臺。
[0013]本發(fā)明的錯(cuò)臺檢測方法的有益效果主要在于:
[0014](I)利用激光三角測量原理，能夠快速、準(zhǔn)確地測量道路錯(cuò)臺高度，并定位錯(cuò)臺的位置；
[0015](2)能夠在獲得同一時(shí)刻完整的縱斷面數(shù)據(jù)，克服了由于不完整的縱斷面數(shù)據(jù)對測量結(jié)果帶來大誤差的問題；
[0016](3)本發(fā)明可采用面陣相機(jī)，極大地消除了車輛顛簸帶來的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是作為現(xiàn)有技術(shù)的AASHTO所建議的人工法的錯(cuò)臺測量示意圖；
[0018]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的圖像采集模塊的組成示意圖；
[0020]圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模塊的組成部件的概略圖；
[0021]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的圖像采集模塊采集的圖像數(shù)據(jù)的示意圖；
[0022]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的圖像采集模塊進(jìn)行圖像標(biāo)定的拍攝圖像的不意圖；
[0023]圖7為車輛行駛中，因道路顛簸，車輛行駛中發(fā)生前后傾斜所采集的路面錯(cuò)臺數(shù)據(jù)的示意圖；
[0024]圖8為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償之后的路面錯(cuò)臺數(shù)據(jù)的示意圖；
[0025]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)際采集過程中對圖像進(jìn)行處理后得到的錯(cuò)臺數(shù)據(jù)的示意圖；
[0026]圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)過濾波處理之后得到的錯(cuò)臺數(shù)據(jù)的示意圖；以及
[0027]圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)過抽稀處理之后得到的錯(cuò)臺數(shù)據(jù)的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明，由此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管以下的說明涉及到有關(guān)錯(cuò)臺檢測技術(shù)的很多細(xì)節(jié)，但這僅為用來說明本發(fā)明的原理的示例、而不意味著任何限制。本發(fā)明能夠適用于不同于以下例舉的技術(shù)細(xì)節(jié)之外的場合，只要它們不背離被發(fā)明的原理和精神即可。
[0030]另外，為了避免使本說明書的描述限于冗繁，在本說明書中的描述中，可能對可在現(xiàn)有技術(shù)資料中獲得的部分技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了省略、簡化、變通等處理，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是可以理解的，并且這不會(huì)影響本發(fā)明公開的充分性。
[0031]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的示意圖。所述錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊。
[0032]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的圖像采集模塊的組成示意圖。
[0033]圖像采集模塊中使用的傳感器可為紅外激光器和面陣相機(jī)。如圖3所示，紅外激光器和面陣相機(jī)可安裝在檢測車尾部。其中，相機(jī)鏡頭與紅外激光器發(fā)光頭離地高度一般介于300mm?400mm之間，具體高度根據(jù)相機(jī)鏡頭的可視角度、相機(jī)的精度、激光器的發(fā)光角度以及面陣相機(jī)與水平面之間的夾角確定。例如，如果單次錯(cuò)臺檢測距離為500_，為保證鏡頭內(nèi)出現(xiàn)的錯(cuò)臺均滿足測量要求(例如AASHTO規(guī)定的測量要求)，圖像內(nèi)激光線的長度應(yīng)大于650mm。面陣相機(jī)和紅外激光器需安裝在同一剛性材料上，以保證其相對位置不發(fā)生改變，從而保證測量的準(zhǔn)確性。
[0034]圖像采集模塊由安裝有采集軟件和圖像采集卡的采集服務(wù)器和傳感器組成。圖像采集模塊的主要功能是接收由外部通過串口或網(wǎng)口提供的同步信號，同步信號需要同時(shí)發(fā)送給采集軟件和面陣相機(jī)，接到同步信號后，相機(jī)進(jìn)行拍照，采集軟件控制圖像采集卡向傳感器(面陣相機(jī))請求數(shù)據(jù)，在成功采集圖像后，會(huì)將圖像按照預(yù)先的設(shè)置保存在采集服務(wù)器的磁盤中。
[0035]數(shù)據(jù)分析模塊的主要功能是對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行分析，最終得到道路錯(cuò)臺位置與高度。
[0036]圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模塊的組成部件的概略圖。
[0037]如圖4所示，數(shù)據(jù)分析模塊主要包括以下部件:激光線識別部件、像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部件、數(shù)據(jù)濾波處理部件、錯(cuò)臺特征識別部件、識別結(jié)果分析部件。
[0038]其中，激光線識別部件主要用于識別激光線在原始圖片中的位置；像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部件可以將經(jīng)過識別后的位置轉(zhuǎn)換為實(shí)際的高度數(shù)據(jù)，以用于后面的分析與錯(cuò)臺識別；數(shù)據(jù)濾波處理部件用來通過數(shù)字濾波來消除在圖像數(shù)據(jù)采集中的噪聲；錯(cuò)臺特征識別部件用來對將經(jīng)過轉(zhuǎn)換、濾波后的數(shù)據(jù)根據(jù)錯(cuò)臺的特征并結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)使用的人工測量方式進(jìn)行錯(cuò)臺特征分析，從采集的數(shù)據(jù)中識別出錯(cuò)臺；識別結(jié)果分析部件用來分析錯(cuò)臺高度。
[0039]接下來，具體描述數(shù)據(jù)分析模塊的上述各個(gè)部件的功能和操作。
[0040]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的圖像采集模塊采集的圖像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0041]在圖像采集模塊中，面陣相機(jī)的鏡頭可加裝只允許紅外線通過的濾光片，以便于對激光線進(jìn)行識別、同時(shí)可以過濾強(qiáng)光等干擾因素。根據(jù)圖片的灰度信息，激光線識別部件將圖中的激光線識別出來，并得到激光線所對應(yīng)的像素坐標(biāo)序列。
[0042]作為示例，激光線識別部件可基于圖片進(jìn)行逐列識別。具體地，首先計(jì)算得到圖片的灰度閾值，認(rèn)為灰度值小于該閾值的像素均為背景色，所有此類像素點(diǎn)均已不參與識別，具體方式為選取圖片第一行像素灰度值的平均值加上一個(gè)固定的值作為閾值。然后，獲取所有列灰度值大于閾值的像素的位置與灰度值，并予以記錄，選擇灰度值大于閾值出現(xiàn)最多的一行中灰度值最大的點(diǎn)作為識別起點(diǎn)，由此識別起點(diǎn)逐列向前和向后進(jìn)行識別；識別中可根據(jù)已確定的上一列或者下一列的識別點(diǎn)，選擇距離與已確定點(diǎn)最近的亮點(diǎn)作為該列的識別點(diǎn)。最后，若相鄰兩列識別結(jié)果位置差距較大(例如，大于某個(gè)閾值)，則刪除差異過大的點(diǎn)。得到的點(diǎn)集即為識別出來的激光線。
[0043]下面說明像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，該部件采用了三角測量原理，其用來將上述激光線識別部件得到的激光線的像方坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物方坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)。
[0044]三角測量原理簡述:在地面選一系列控制點(diǎn)，相互連接成若干個(gè)三角形，構(gòu)成各種網(wǎng)(鎖)狀圖形。通過觀測三角形的內(nèi)角或(邊長)，再根據(jù)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)、起始邊的邊長和坐標(biāo)方位角，經(jīng)解算三角形和坐標(biāo)方位角推算可得到三角形各邊的邊長和坐標(biāo)方位角，進(jìn)而有直角坐標(biāo)正算公式計(jì)算待定點(diǎn)的平面坐標(biāo)。
[0045]其中，像方坐標(biāo)系的定義如下:以圖片左上方為原點(diǎn)，一個(gè)像素為一個(gè)坐標(biāo)單位，橫向?yàn)閄坐標(biāo)，縱向?yàn)閅坐標(biāo)。物方坐標(biāo)系的定義如下:激光線垂直射向路面，X軸沿道路行進(jìn)方向，X坐標(biāo)表示道路縱斷面的里程數(shù)據(jù)，Y坐標(biāo)表示距離地面的高度數(shù)據(jù)。
[0046]像方坐標(biāo)系與物方坐標(biāo)系的對應(yīng)關(guān)系在對采集系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定過程中得到。標(biāo)定就是在激光器和相機(jī)相對靜止的情況下，將圖片中每一個(gè)像素點(diǎn)對應(yīng)到一個(gè)實(shí)際的物方坐標(biāo)。
[0047]例如，可通過標(biāo)定器材進(jìn)行標(biāo)定。本實(shí)施例中所使用標(biāo)定器材為黑色長方體型材，大小為1000mm*80mm*40mm(建議值)，標(biāo)定器材上有間距為20mm的白色標(biāo)識，每個(gè)標(biāo)簽的位
置是固定的。
[0048]標(biāo)定時(shí)，道路檢測車靜止不動(dòng)，依次將標(biāo)定器材抬高10mm，并拍攝照片保存(如圖6所示)，照片效果如下:每個(gè)白點(diǎn)代表一個(gè)標(biāo)簽位置，標(biāo)簽的橫向坐標(biāo)和高度坐標(biāo)是固定的，可以依此確定一部分物方坐標(biāo)和像方坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系。然后根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定-成像原理可以計(jì)算出在標(biāo)定區(qū)域內(nèi)，圖片上每一個(gè)坐標(biāo)的物方坐標(biāo)。
[0049]在標(biāo)定之后，會(huì)生成標(biāo)定文件，標(biāo)定文件記錄了圖片中每個(gè)像素對應(yīng)的物方坐標(biāo)，像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即為將上述識別出的像方坐標(biāo)序列經(jīng)過查表后得到物方坐標(biāo)的過程。
[0050]如上所述，圖像采集模塊使用面陣相機(jī)，消除了載車行進(jìn)中自身顛簸帶來的影響，但是，由于受到采集圖像數(shù)據(jù)時(shí)車輛姿態(tài)的影響，采集到的激光線與水平線會(huì)存在一定的夾角。并且，由于道路路面的粗糙，道路存在的顆粒、坑洞和鼓包等會(huì)引起路面高度差的變化，給錯(cuò)臺的判定帶來噪聲，且經(jīng)過激光識別部件識別出來的道路縱斷面高度數(shù)據(jù)會(huì)有微小的噪聲。為了消除這些噪聲，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，濾波方式包括但不限于均值濾波、中值濾波、高斯濾波等。
[0051]圖7示出了因道路顛簸車輛行駛中發(fā)生前后傾斜時(shí)所采集的道路縱斷面高度數(shù)據(jù)。[0052]由圖7可知，檢測車處于水平狀態(tài)時(shí)，激光線如圖5所示為一條水平線，此時(shí)激光線上每一點(diǎn)距離鏡頭的距離是固定的。當(dāng)車輛出現(xiàn)前后傾斜時(shí)，激光線上各個(gè)點(diǎn)距離鏡頭的距離將發(fā)生變化，此時(shí)，激光線在圖片上的位置亦將發(fā)生改變，就會(huì)發(fā)生傾斜的現(xiàn)象。
[0053]由于錯(cuò)臺為出現(xiàn)裂縫兩邊板塊所出現(xiàn)的高度差，若高度數(shù)據(jù)的總體斜率與水平呈一定的夾角，則會(huì)對計(jì)算精確的錯(cuò)臺高度產(chǎn)生一定的誤差。因此，可能需要對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行水平化處理。處理方法為:首先對曲線進(jìn)行線性擬合，得出線性方程y=kx+b中的k、b值，然后根據(jù)k、b值對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到水平化的數(shù)據(jù)。公式如下:
[0054]y，=y-kx
[0055]其中y’為旋轉(zhuǎn)后的值，由于錯(cuò)臺高度只與裂縫兩側(cè)板塊的高度差有關(guān)，所以不需要考慮b值帶來的影響。
[0056]使用上述公式，經(jīng)旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)如圖8所示。
[0057]圖9是實(shí)際采集過程中對圖像進(jìn)行處理后得到的錯(cuò)臺數(shù)據(jù)。
[0058]由于曝光亮度、激光反射強(qiáng)度、地面粗糙等原因會(huì)造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)一些噪聲。如上圖所示，為了在一定程度上消除這些噪音部分，需要對數(shù)據(jù)采用濾波處理。經(jīng)觀察，噪音類似于椒鹽噪聲，消除椒鹽噪聲最好的濾波方法是中值濾波。對于濾波半徑的選擇則根據(jù)錯(cuò)臺的特征進(jìn)行選擇，為了保證裂縫特征，濾波半徑選擇0.5_，可以減少因?yàn)闉V波半徑過大對裂縫識別的影響。由于道路噪音多為路面不平整帶來的噪音，故可以采用均值濾波以提高所采集數(shù)據(jù)的平滑性，經(jīng)濾波后，圖像數(shù)據(jù)如圖10所示。
[0059]由圖10可得，濾波后的曲線大致體現(xiàn)了道路縱斷面高度數(shù)據(jù)的整體情況，并且曲線變得比較平滑，利于對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
[0060]接下來，說明錯(cuò)臺特征識別部件的操作。
[0061]錯(cuò)臺特征識別部件的主要功能是將經(jīng)過旋轉(zhuǎn)、濾波后的數(shù)據(jù)根據(jù)錯(cuò)臺的特征并結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)使用的人工測量方式進(jìn)行錯(cuò)臺特征分析，從采集的數(shù)據(jù)中識別出錯(cuò)臺。
[0062]首先，可將濾波后的道路縱斷面曲線進(jìn)行抽稀處理，抽稀處理的目的是在基本不影響數(shù)據(jù)整體特征的情況下減少數(shù)據(jù)量，以加速后期的數(shù)據(jù)分析速度。抽稀可采用線段法，即使用某一段數(shù)據(jù)的均值代表該段的值。效果如圖11所示。
[0063]從圖11可得，抽稀后的數(shù)據(jù)已經(jīng)較好地表現(xiàn)出了道路縱斷面的特征，抽稀半徑(即上述線段法的長度)越短，效果越接近原始數(shù)據(jù)。如圖1，AASHTO錯(cuò)臺檢測方法是根據(jù)錯(cuò)臺發(fā)生處前后相距300mm的高度差，采用該方法進(jìn)行錯(cuò)臺識別，假設(shè)抽稀半徑為25mm，則需比較抽稀后的第I個(gè)點(diǎn)與第12個(gè)點(diǎn)之間的高度差，因?yàn)榈贗個(gè)點(diǎn)與第12個(gè)點(diǎn)之間的距離為300mm，若兩點(diǎn)之間的高度差大于5mm，則認(rèn)為存在錯(cuò)臺，上述錯(cuò)臺識別方式基于AASHTO錯(cuò)臺檢測方法，在實(shí)際應(yīng)用中，亦可使用其他基于道路縱斷面高度數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)臺檢測的方法代替。然后依次計(jì)算出所有相鄰的點(diǎn)的高度差，最后取高度差最大的數(shù)值，然后根據(jù)該值判定是否存在錯(cuò)臺，該值即為最大錯(cuò)臺高度。最后可根據(jù)外部輸入的空間位置信息(道路里程樁號、經(jīng)緯度等信息)即可確定該錯(cuò)臺的空間位置。
[0064]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其被安裝于道路檢測車輛上，用來在道路檢測車輛行進(jìn)的過程中檢測道路縱面錯(cuò)臺的位置和高度， 所述激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)包括圖像采集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊， 所述圖像采集模塊包括用來對道路縱面進(jìn)行圖像采集的傳感器、以及用來存儲(chǔ)所采集的圖像的采集服務(wù)器，其中，所述傳感器包括攝像機(jī)和激光器，所述激光器用來向路面照射激光線，所述激光線沿著道路縱向方向延伸，攝像機(jī)用來沿固定方向拍攝包含所述激光線的道路縱斷面圖像， 所述數(shù)據(jù)分析模塊用來讀取在所述采集服務(wù)器中存儲(chǔ)的所采集的圖像，識別所述激光線在所采集的道路縱面圖像中的位置，并將所識別的位置轉(zhuǎn)換為道路縱面高度數(shù)據(jù)，最終根據(jù)道路縱面高度數(shù)據(jù)檢測是否出現(xiàn)錯(cuò)臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中， 所述激光器為紅外線激光器或其他顏色的線光源；所述攝像機(jī)為面陣相機(jī)或紅外相機(jī)、3D相機(jī)；所述激光器和所述攝像機(jī)被安裝在所述道路檢測車輛的尾部。 其中，所述攝像機(jī)的鏡頭與所述激光器的發(fā)光頭的離地高度介于300mm~1000mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中， 所述數(shù)據(jù)分析模塊包括:激光線識別部件，用于識別激光線在所采集的圖像中的像素坐標(biāo)；像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部件，用來將經(jīng)過識別后的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為激光線在路面上的高度數(shù)據(jù)；錯(cuò)臺特征識別部件，用來從所述高度數(shù)據(jù)中識別出錯(cuò)臺的出現(xiàn)位置和高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)分析模塊還包括數(shù)據(jù)濾波處理部件，用來通過數(shù)字濾波來消除在圖像數(shù)據(jù)采集中的噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中，所述像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部件根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的像方-物方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，將識別出來的一系列激光點(diǎn)的像方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為物方坐標(biāo)，其中，像方坐標(biāo)表示像素點(diǎn)在所采集的圖像中的位置信息，物方坐標(biāo)表示所采集的圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)所代表的高度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)濾波處理部件對轉(zhuǎn)換后的道路縱面高度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波操作，消除因外界強(qiáng)光、其他紅外線、路面異物等引起的噪聲。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中，所述道路縱面高度數(shù)據(jù)包括所述道路縱斷面的各個(gè)點(diǎn)的高度，所述錯(cuò)臺特征識別部件計(jì)算各個(gè)相鄰點(diǎn)的高度之間的差，在所述差的最大值大于預(yù)定閾值的情況下，判斷出現(xiàn)錯(cuò)臺，并記錄所述差的最大值出現(xiàn)的點(diǎn)的位置、以及所述差的最大值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中，所述激光線識別部件用來通過以下操作來識別激光線在所采集的圖像中的位置: 選取所采集的圖像的第一行像素灰度值的平均值加上一個(gè)固定值作為閾值； 將所采集的圖像的所有像素列之中的灰度值大于所述閾值的像素記錄為亮點(diǎn)，并記錄其位置與灰度值； 選擇灰度值大于所述閾值的像素最多的一行中灰度值最大的點(diǎn)作為該列的識別點(diǎn)，并作為識別起點(diǎn)；從此識別起點(diǎn)起，逐列向前和向后進(jìn)行遍歷，選擇與之前列的識別點(diǎn)距離最近的亮點(diǎn)，作為該列的識別點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)分析模塊部件還用來: 在確定了所有識別點(diǎn)之后，對所采集的圖像進(jìn)行曲線線性擬合，得出線性方程y=kx+b中的k、b值，其中，x、y分別為識別點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)值，然后根據(jù)k、b值對所采集的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到水平化的圖像，旋轉(zhuǎn)所使用的公式如下:y， =y-kx, 其中y’為旋轉(zhuǎn)后的識別點(diǎn)的縱坐標(biāo)值。
10.一種用于權(quán)利要求1所述激光道路錯(cuò)臺檢測系統(tǒng)的激光道路錯(cuò)臺檢測方法，包括以下步驟: Si，所述圖像采集模塊對道路縱面進(jìn)行圖像采集，并將所采集的道路縱面圖像存儲(chǔ)在所述采集服務(wù)器； S2，所述數(shù)據(jù)分析模塊從所述采集服務(wù)器讀取所采集的道路縱面圖像，根據(jù)所述激光線在所采集的道路縱面圖像中的位置而得到道路縱面高度數(shù)據(jù)； S3，所述數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算道路縱面高度數(shù)據(jù)中的最大高度值和最小高度值之間的差，在所述差的最大 值大于預(yù)定閾值的情況下，判斷出現(xiàn)錯(cuò)臺，并記錄所述差的最大值出現(xiàn)的點(diǎn)的位置、以及所述差的最大值。
【文檔編號】E01C23/01GK103938531SQ201410142473
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】曹民, 張德津, 曲旋, 王新林, 郭其華, 王文達(dá) 申請人:武漢武大卓越科技有限責(zé)任公司