一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路檢測領(lǐng)域，特別是一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車轍是指路面上沿行車軌跡產(chǎn)生的縱向帶狀凹槽，由于路面車輛行駛產(chǎn)生的流動變形、磨損、沉陷造成。車轍直接危害路面的質(zhì)量，降低路面的使用壽命，縮短維修周期；另夕卜，高速行駛中，方向稍微轉(zhuǎn)動即容易出現(xiàn)難以應(yīng)對的事故。所以定期對路面車轍進行檢測并維修是非常有必要的。
[0003]目前，車轍檢測系統(tǒng)中多使用兩臺綠光或紅外線激光器，由于綠光線激光器的功率要求高，目前使用是532nm綠光半導(dǎo)體線激光器，由于產(chǎn)品工藝及質(zhì)量原因，導(dǎo)致在檢測使用中，綠光的亮度會逐漸衰減甚至有時候直接點不亮，極大地影響了檢測使用。另一方面，綠激光由于其技術(shù)的難度，高性能、質(zhì)量有保證的激光器價格非常昂貴。
[0004]一般，車轍檢測系統(tǒng)的檢測方法流程是:激光斜向照射在路面上_>高速相機拍攝照片_>工控電腦內(nèi)采集軟件A->通過圖像采集卡采集圖片_>硬盤保存_>數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存_>數(shù)據(jù)處理計算機_>處理前各種準(zhǔn)備_>專用數(shù)據(jù)處理軟件B-〉出結(jié)果報告。由此可以看出，目前階段的車轍檢測過程復(fù)雜繁瑣，同時依賴現(xiàn)有的標(biāo)定軟件、數(shù)據(jù)處理軟件等，極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯、解析識別錯誤等相關(guān)問題，由于數(shù)據(jù)處理是在檢測結(jié)束回來后解析的，不同步性導(dǎo)致出錯無法補救。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)及檢測方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中車轍檢測的數(shù)據(jù)需要存儲在硬盤后帶回工控中心的數(shù)據(jù)處理計算機進行數(shù)據(jù)處理浪費時間、不同步性等問題，具有集成度高、高效、可視性、測量精度高、實時同步的優(yōu)點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]本發(fā)明所述的一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)，其包括安裝在檢測車上的第一系統(tǒng)和設(shè)置在檢測車外的第二系統(tǒng)，其中，所述第一系統(tǒng)包括:圖像采集裝置，用于采集路面車轍圖像信息，其包括發(fā)射激光照射路面的近紅外線激光器、對所述近紅外線激光器照射路面拍照的多個高速CCD面陣相機；車轍圖像信息實時分析裝置，接收所述圖像采集裝置采集到的車轍圖像信息并進行存儲、分析、處理，其包括檢測盒和顯示屏，所述檢測盒集成有FPGA、多個圖像采集卡，且所述圖像采集卡的數(shù)量等于所述高速CCD面陣相機的數(shù)量，所述高速CCD面陣相機將拍照得到的車轍圖像信息發(fā)送給所述圖像采集卡，所述圖像采集卡接收和存儲車轍圖像信息，F(xiàn)PGA讀取所述圖像采集卡中存儲的車轍圖像信息并對其進行分析、處理得出車轍深度數(shù)據(jù)；所述顯示屏用于顯示經(jīng)FPGA處理后的車轍深度數(shù)據(jù)；所述第二系統(tǒng)包括:上位機，讀取經(jīng)FPGA處理后的車轍深度數(shù)據(jù)并顯示，對所述圖像采集裝置和所述車轍圖像信息實時分析裝置進行監(jiān)控。
[0008]優(yōu)選的，所述近紅外線激光器固定于檢測車車尾上方，所述近紅外線激光器的出光張角與其到豎直地面的距離能夠使所述近紅外線激光器發(fā)出的激光能覆蓋待測路面的寬度。
[0009]優(yōu)選的，每個所述高速CCD面陣相機分別與每個所述圖像采集卡一一對應(yīng)，每個所述高速CCD面陣相機拍照得到的車轍圖像信息發(fā)送給與其相對應(yīng)的圖像采集卡。
[0010]優(yōu)選的，所述圖像采集卡包括SRAM，所述圖像采集卡將接收到的車轍圖像信息存儲在SRAM中，F(xiàn)PGA從所述SRAM中讀取車轍圖像信息并對其進行分析、處理。
[0011]優(yōu)選的，所述高速CCD面陣相機與其對應(yīng)的圖像處理卡通訊連接。
[0012]優(yōu)選的，所述上位機是PC電腦或者工業(yè)計算機。
[0013]優(yōu)選的，所述上位機與FPGA通過USB接口連接或者無線網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)車轍圖像信息的傳輸。
[0014]一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟:
[0015]步驟I)所述圖像采集裝置采集車轍圖像信息:所述近紅外線激光器發(fā)出激光照射路面，多個所述高速CCD面陣相機同時拍攝所述近紅外線激光器發(fā)出激光照射的路面采集車轍圖像信息；
[0016]步驟2)所述車轍圖像信息實時分析裝置對多個所述高速CCD面陣相機采集到的車轍圖像信息進行分析、處理:每個所述高速CCD面陣相機將拍照得到的車轍圖像信息發(fā)送給與其對應(yīng)的一個所述圖像采集卡，所述圖像采集卡將接收車轍圖像信息存儲在所述SRAM, FPGA讀取所述SRAM里存儲的車轍圖像信息并對其進行分析、處理得出車轍深度數(shù)據(jù)；經(jīng)FPGA處理后的車轍深度數(shù)據(jù)通過所述顯示屏顯示；
[0017]步驟3)上位機實時顯示、監(jiān)控:上位機讀取經(jīng)FPGA處理后的車轍深度數(shù)據(jù)并顯示，對所述圖像采集裝置和所述車轍圖像信息實時分析裝置進行監(jiān)控。
[0018]優(yōu)選的，F(xiàn)PGA讀取所述SRAM里存儲的車轍圖像信息并對其進行分析、處理得出車轍深度數(shù)據(jù)包括以下步驟:
[0019]步驟A)根據(jù)所述SRAM存儲的車轍圖像信息，對紅外線激光器發(fā)出激光照射的路面位置進行標(biāo)定；
[0020]步驟B)對所述SRAM存儲的車轍圖像信息進行預(yù)處理，采用線性濾波和非線性濾波結(jié)合的方法濾除干擾噪聲；
[0021]步驟C)結(jié)合標(biāo)定的路面位置和經(jīng)過預(yù)處理的車轍圖像信息，計算出路面車轍深度數(shù)據(jù)。
[0022]優(yōu)選的，所述采用線性濾波和非線性濾波結(jié)合的方法濾除干擾噪聲的具體步驟是:首先采用中值濾波處理車轍圖像信息中的噪聲，其次采用小波變換濾除中值濾波未濾除的尚頻噪聲。
[0023]本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
[0024](I)本發(fā)明提供一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)及檢測方法，該車載車轍實時檢測系統(tǒng)包括安裝在檢測車上的第一系統(tǒng)和設(shè)置在檢測車外的第二系統(tǒng)，第一系統(tǒng)包括用于采集路面車轍圖像信息的圖像采集裝置和接收所述圖像采集裝置采集到的車轍圖像信息并進行存儲、分析、處理的車轍圖像信息實時分析裝置，即在檢測車里面就可以完成車轍圖像信息的采集、存儲、分析、處理并得到車轍深度數(shù)據(jù)，不必再通過硬盤轉(zhuǎn)存到工控計算機中通過專門軟件進行數(shù)據(jù)處理；同時，車轍圖像信息實時分析裝置還連接有顯示屏，通過顯示屏可以在檢測車里面實時顯示車轍深度數(shù)據(jù)而不用通過工控計算機才能顯示車轍深度數(shù)據(jù)，一方面系統(tǒng)集成度高、節(jié)約了時間，另一方面檢測結(jié)果直觀可靠、便于檢測車在車轍檢測過程中的實時調(diào)整，所以，該車載車轍實時檢測系統(tǒng)具有集成度高、高效、可視性、實時同步的優(yōu)點。
[0025](2)本發(fā)明提供一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)及檢測方法，檢測系統(tǒng)中的近紅外線激光器固定于檢測車車尾上方，近紅外線激光器的出光張角與其到豎直地面的距離滿足近紅外線激光器發(fā)出的激光能覆蓋待測路面的寬度，這樣檢測系統(tǒng)的檢測面覆蓋整個待測路面的寬度，不僅可以對單車道進行檢測，還可以同時對多車道進行檢測，具有節(jié)約時間、提高效率的優(yōu)點。
[0026](3)本發(fā)明提供一種車載車轍實時檢測系統(tǒng)及檢測方法，每個所述高速CCD面陣相機與一個所述圖像采集卡對應(yīng)，每個所述高速CCD面陣相機拍照得到的車轍圖像信息發(fā)送給與其對應(yīng)的一個所述圖像采集卡，這種一對一的設(shè)置使得車轍圖像數(shù)據(jù)發(fā)送和讀取不容易出錯，提高了車轍圖像信息的測量精度。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明一種實施例提供的車載車轍檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明一種實施例提供的車載車轍檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖3是本發(fā)明另一種實施例提供的車載車轍檢測系統(tǒng)的檢測方法的流程圖；
[0030]圖4是本發(fā)明另一種實施例提供的FPGA對車轍圖像信息進行分析、處理的流程圖；
[0031]圖5是本發(fā)明另一種實施例提供的車轍深度數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0033]實施例1
[0034]本發(fā)明提供一種車載車轍檢測系統(tǒng)，結(jié)合圖1和圖2可知，該車載車轍實時檢測系統(tǒng)，包括安裝在檢測車上的第一系統(tǒng)100和設(shè)置在檢測車外的第二系統(tǒng)200。
[0035]第一系統(tǒng)100包括用于采集路面車轍圖像信息的圖像采集裝置101和接收圖像采集裝置采集到的車轍圖像信息并進行存儲、分析、處理的車轍圖像信息實時分析裝置102。圖像采集裝置101包括發(fā)射激光照射路面的近紅外線激光器1011、對近紅外線激光器1011照射路面拍照的多個高速CCD (charge coupled device)面陣相機1012。近紅外線激光器1011固定于檢測車車尾上方，近紅外線激光器1011的出光張角與其到豎直地面的距離滿足近紅外線激光器1011發(fā)出的激光能覆蓋待測路面的寬度，這種設(shè)置下，車載車轍檢測系統(tǒng)的檢測面覆蓋整個待測路面的寬度，不僅可以對單車道進行檢測，還可以同時對多車道進行檢測，具有節(jié)約時間、提高效率的優(yōu)點。本實施例中，近紅外線激光器1011優(yōu)選波長808nm、功率1W的半導(dǎo)體紅外近紅外線激光器；高速C⑶面陣相機1012帶有近紅外透鏡的窗口鏡頭，只對近紅外光有較高的透射率。
[0036]車轍圖像信息實時分析裝置102包括檢測盒1021和顯示屏1022，檢測盒1021集成有FPGA (Field — Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)10222、多個圖像米集卡10211，高速C⑶面陣相機1012將拍照得到的車轍圖像信息發(fā)送給圖像采集卡10211，圖像采集卡10211接收和存儲車轍圖像信息；圖像采集卡10211設(shè)有SRAM (Static RandomAccess Memory，靜態(tài)隨機存取存儲器)，圖像采集卡10211將從高速CXD面陣相機1012接收到的車轍圖像信息存儲在SRAM中，F(xiàn)PGA從SRAM中讀取車轍圖像信息并對其進行分析、處理得出車轍深度數(shù)據(jù)；顯示屏1022用于顯示經(jīng)FPGA處理后得到的車轍深度數(shù)據(jù)，顯示屏1022與FPGA通過USB接口連接。其中，每個高速C⑶面陣相機1012與一個圖像采集卡10211對應(yīng)，每個高速CCD面陣相機1012拍照得到的車轍圖像信息發(fā)送給與其對應(yīng)的一個圖像采集卡10211，這種一對一的設(shè)置使得車轍圖像數(shù)據(jù)發(fā)送和讀取不容易出錯，提高了車轍圖像信息的測量精度。單相機拍攝，拍攝全車道視場非常大，通常情況下，相機拍攝所得圖像邊緣存在較大的畸變誤差，本實施例中，為了適應(yīng)單車道或者多車道等不同待檢測路面寬度的同時保證拍照獲