技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及路面測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種路面粗糙度的測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

路面粗糙度是指路表面骨料的棱角阻止輪胎滑動(dòng)的能力，通常以路面摩擦系數(shù)和路表構(gòu)造深度來表示，然而，傳統(tǒng)的測試路面摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度的方法測量結(jié)果很不穩(wěn)定，摩擦系數(shù)對儀器要求高，不同的擺式儀所測結(jié)果相差甚大，另外，構(gòu)造深度規(guī)范采用手動(dòng)鋪沙法，不同的實(shí)驗(yàn)人員所測結(jié)果相差較大，人為影響因素不可避免。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種路面粗糙度的測量方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)的路面粗糙度測量方法其結(jié)果不夠穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種路面粗糙度的測量方法，包括：

獲取路面圖像；

對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像；

對灰度圖像進(jìn)行二維采樣，獲取灰度圖像的二維采樣點(diǎn)；

獲取灰度圖像的灰度數(shù)據(jù)；

根據(jù)灰度圖像的二維采樣點(diǎn)和灰度數(shù)據(jù)，獲取路面圖像的三維網(wǎng)格圖像；

獲取路面粗糙度。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像的步驟后，還包括：

對灰度圖像進(jìn)行像素調(diào)整。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述獲取灰度圖像的灰度數(shù)據(jù)的步驟后，還包括：

對灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述獲取路面粗糙度的步驟，具體為：

獲取灰度數(shù)據(jù)中的最大值；

獲取每個(gè)像素點(diǎn)的灰度數(shù)據(jù)與最大值的差值；

對所述差值進(jìn)行求和；

對求和結(jié)果取平均值，獲取路面粗糙度。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述獲取路面圖像的步驟中，所獲取的路面圖像為邊長15~25cm的正方形；所述對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像的步驟后，還包括對灰度圖像進(jìn)行像素調(diào)整，調(diào)整后灰度圖像的像素大小為[200,200]。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述測量方法基于MATLAB算法。

一種路面粗糙度的測量裝置，包括：

路面圖像獲取模塊，用于獲取路面圖像；

灰度化模塊，用于對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像；

二維采樣模塊，用于對灰度圖像進(jìn)行二維采樣，獲取灰度圖像的二維采樣點(diǎn)；

灰度數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取灰度圖像的灰度數(shù)據(jù)；

三維圖像獲取模塊，用于根據(jù)灰度圖像的二維采樣點(diǎn)和灰度數(shù)據(jù)，獲取路面圖像的三維網(wǎng)格圖像；

粗糙度獲取模塊，用于獲取路面粗糙度。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述路面圖像獲取模塊包括相機(jī)、三腳架、遮光罩、測光儀、補(bǔ)光燈，其中，

所述三腳架為可調(diào)整結(jié)構(gòu)；

相機(jī)設(shè)置于三腳架的云臺(tái)上；

遮光罩設(shè)置于相機(jī)和三腳架上方；

測光儀設(shè)置于遮光罩下方；

補(bǔ)光燈設(shè)置于遮光罩下方，所述補(bǔ)光燈的光強(qiáng)可調(diào)整。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，相機(jī)上連接有外接快門。

或者，進(jìn)一步地，所述補(bǔ)光燈的光強(qiáng)為500lux。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種路面粗糙度的測量方法及裝置，用于測量水泥混凝土路面粗糙度，采用該方法測量水泥混凝土路面粗糙度其結(jié)果穩(wěn)定，測量時(shí)室外工作可以在現(xiàn)場快速取樣，只需后期在室內(nèi)進(jìn)行分析計(jì)算即可。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種路面粗糙度的測量方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種路面粗糙度的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種路面圖像獲取模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1.相機(jī)，2.三腳架，3.補(bǔ)光燈，4.測光儀，6.遮光罩。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

具體實(shí)施例一

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種路面粗糙度的測量方法，包括：

步驟S101，獲取路面圖像；

步驟S102，對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像；

步驟S103，對灰度圖像進(jìn)行二維采樣，獲取灰度圖像的二維采樣點(diǎn)；

步驟S104，獲取灰度圖像的灰度數(shù)據(jù)；

步驟S105，根據(jù)灰度圖像的二維采樣點(diǎn)和灰度數(shù)據(jù)，獲取路面圖像的三維網(wǎng)格圖像；

步驟S106，獲取路面粗糙度。

本發(fā)明實(shí)施例用于測量水泥混凝土路面粗糙度，采用該方法測量水泥混凝土路面粗糙度其結(jié)果穩(wěn)定，測量時(shí)室外工作可以在現(xiàn)場快速取樣，只需后期在室內(nèi)進(jìn)行分析計(jì)算即可。

在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例在步驟S102后，還可以包括對灰度圖像進(jìn)行像素調(diào)整。像素大小決定了軟件計(jì)算用時(shí)的長短，重新調(diào)整像素大小，可以提高軟件計(jì)算效率。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例在步驟S104后，還可以包括對灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。在圖像處理中，在進(jìn)一步處理之前，需要首先進(jìn)行一定程度的降噪，中值濾波是一種非線性數(shù)字濾波器技術(shù)，可以用于去除圖像或者其它信號(hào)中的雜訊，對于斑點(diǎn)噪聲和椒鹽噪聲來說尤其有用，另外，保存邊緣的特性使它在不希望出現(xiàn)邊緣模糊的場合也很有用。

本發(fā)明實(shí)施例對獲取路面粗糙度的計(jì)算方法不做限定，優(yōu)選的，步驟S106可以具體為：

獲取灰度數(shù)據(jù)中的最大值；

獲取每個(gè)像素點(diǎn)的灰度數(shù)據(jù)與最大值的差值；

對所述差值進(jìn)行求和；

對求和結(jié)果取平均值，獲取路面粗糙度。

本計(jì)算方法簡單快捷，使處理器的運(yùn)算步驟盡可能少，提高了計(jì)算效率。

本發(fā)明實(shí)施例對步驟S101中獲取的路面圖像其形狀和大小不做限定，優(yōu)選的，步驟S101中，所獲取的路面圖像可以為邊長15~25cm的正方形；所述對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像的步驟后，還可以包括對灰度圖像進(jìn)行像素調(diào)整，調(diào)整后灰度圖像的像素大小為[200,200]。在圖像為邊長15~25cm的正方形的情況下，像素大小選取[200,200]，其計(jì)算精度較高，計(jì)算時(shí)間相對較短。

具體實(shí)施例二

在具體實(shí)施例一中任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例對測量方法中所使用的計(jì)算路面粗糙度的工具不做限定，優(yōu)選的，可以使用MATLAB軟件，所述測量方法可以基于MATLAB算法。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，其基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，采用MATLAB解算問題較C、FORTRAN等語言來說更加簡捷，同時(shí)MATLAB也對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA也提供支持。使用本發(fā)明實(shí)施例提供的方法時(shí)，每個(gè)步驟在matlab軟件命令窗口輸入相應(yīng)的程序代碼即可，例如在實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)可能的使用場景，其方法可以是：

A、讀取路面圖像，所需MATLAB程序代碼為：

a=imread(‘圖片文件位置/圖片名.圖片格式');

B、將路面彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，所需MATLAB程序代碼為：

b=rgb2gray(a);

C、重新調(diào)整像像素大小并生成二維網(wǎng)格數(shù)據(jù)，所需MATLAB程序代碼為：

c=imresize(b,[m n]);

[y,x]=size(c);

[X,Y]=meshgrid(1:x,1:y);

d=double(c);

D、對圖像進(jìn)行去噪處理，所需MATLAB程序代碼為：

p=medfilt2(d);

E、利用權(quán)力D生成的數(shù)據(jù)對路面進(jìn)行三維重構(gòu)，所需MATLAB程序代碼為：

mesh(X,Y,p);

F、計(jì)算路面粗糙度，所需MATLAB程序代碼為：

T=max(max(P));

>> for i=1:m

j=1:n

M(i,j)=(T-P(i,j))*1*1

end;

sum(M)

sum(ans)

Ra=ans/(m*n)

具體實(shí)施例三

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種路面粗糙度的測量裝置，包括：

路面圖像獲取模塊，用于獲取路面圖像；

灰度化模塊，用于對路面圖像進(jìn)行灰度化處理，獲取路面的灰度圖像；

二維采樣模塊，用于對灰度圖像進(jìn)行二維采樣，獲取灰度圖像的二維采樣點(diǎn)；

灰度數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取灰度圖像的灰度數(shù)據(jù)；

三維圖像獲取模塊，用于根據(jù)灰度圖像的二維采樣點(diǎn)和灰度數(shù)據(jù)，獲取路面圖像的三維網(wǎng)格圖像；

粗糙度獲取模塊，用于獲取路面粗糙度。

本發(fā)明實(shí)施例用于測量水泥混凝土路面粗糙度，采用該方法測量水泥混凝土路面粗糙度其結(jié)果穩(wěn)定，測量時(shí)室外工作可以在現(xiàn)場快速取樣，只需后期在室內(nèi)進(jìn)行分析計(jì)算即可。

本發(fā)明實(shí)施例對路面圖像獲取模塊的結(jié)構(gòu)不做限定，優(yōu)選的，如圖3所示，所述路面圖像獲取模塊可以包括相機(jī)1、三腳架2、遮光罩6、測光儀4、補(bǔ)光燈3，其中，所述三腳架2為可調(diào)整結(jié)構(gòu)；相機(jī)1設(shè)置于三腳架2的云臺(tái)上；遮光罩6設(shè)置于相機(jī)1和三腳架2上方；測光儀4設(shè)置于遮光罩6下方；補(bǔ)光燈3設(shè)置于遮光罩6下方，所述補(bǔ)光燈3的光強(qiáng)可調(diào)整。路面圖像獲取模塊獲取路面圖像的過程，在實(shí)際應(yīng)用中的使用場景可以是：選定待測量路面，對路面進(jìn)行清理，保證路面潔凈；架設(shè)三腳架2和相機(jī)1，將相機(jī)1緊固在三腳架2云臺(tái)上，調(diào)整三腳架2，保證相機(jī)1垂直對準(zhǔn)所測路面，相機(jī)1高度在同一路面測量中保持不變；架設(shè)遮光罩6，保證拍攝環(huán)境沒有外界光源的干擾；放置測光儀4，測光儀4應(yīng)在每次拍攝時(shí)放置在相對于采集圖像區(qū)域固定不變的位置；架設(shè)補(bǔ)光燈3，使光線均勻照射到被測路面，調(diào)整光強(qiáng)到合適數(shù)值；裁剪圖像，根據(jù)需要在電腦中將所拍攝的圖像進(jìn)行裁剪，根據(jù)試驗(yàn)總結(jié)路面圖像為邊長15~25cm的正方形較為合適。

保證路面潔凈，可以防止其他雜物被拍到圖像之中，對路面本身的構(gòu)造特征造成干擾；保證相機(jī)1垂直對準(zhǔn)所測路面可以通過三腳架2上的水平氣泡和在相機(jī)1上外置水準(zhǔn)泡來調(diào)整實(shí)現(xiàn)，相機(jī)1高度只要保證能全覆蓋路面的被測范圍即可，對于大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)1來講，相機(jī)1像素都較高，拍攝后裁剪完的圖片不會(huì)因?yàn)楦叨茸兓瘜y量結(jié)果造成影響；遮光罩6采用遮光布制作而成，只要保證拍攝環(huán)境沒有外界光源進(jìn)入即可；在測量前對于同一被測區(qū)域進(jìn)行不同的光強(qiáng)測試，選擇計(jì)算所得粗糙度最大的光強(qiáng)作為測量所用光強(qiáng)，對于同一條被測路面，各點(diǎn)的測量光強(qiáng)應(yīng)保持不變；圖像大小可以在拍攝時(shí)在路面放一直尺作為參照，方便后期進(jìn)行圖像裁剪。

在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例的相機(jī)1上可以連接有外接快門。使用外接快門進(jìn)行拍攝，可以防止在拍攝時(shí)抖動(dòng)相機(jī)1，帶來人為測量誤差。

本發(fā)明實(shí)施例對補(bǔ)光燈3的光強(qiáng)不做限定，優(yōu)選的，所述補(bǔ)光燈3的光強(qiáng)可以為500lux。對于一般混凝土板而言，采用500lux的光強(qiáng)，能夠較全面地反映路面的構(gòu)造特征。

具體實(shí)施例四

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測量拋丸前水泥混凝土橋面的粗糙度的方法，其具體步驟可以為：

1、路面圖像的采集：

A、對橋面板進(jìn)行清理，用鼓風(fēng)機(jī)將雜物吹走，選定被測區(qū)域，放置一個(gè)用硬質(zhì)薄紙板做的15cm*15cm的空心定位框，方便相機(jī)準(zhǔn)確定位和后期裁剪圖片；

B、架設(shè)三腳架，利用三腳架自有的水準(zhǔn)泡將三腳架調(diào)平；將相機(jī)緊固在三腳架云臺(tái)上，調(diào)整三腳架云臺(tái)，在相機(jī)上外置水準(zhǔn)氣泡，保證相機(jī)垂直對準(zhǔn)被測路面,相機(jī)高度應(yīng)保證相機(jī)能夠全面拍攝到被測區(qū)域；

C、架設(shè)遮光罩，用遮光罩完全遮蓋住三腳架和相機(jī)，遮光罩為用遮光布自制的1.5m*1.5m*2m的罩子；

D、放置測光儀，將測光儀放置在定位框的右側(cè)；

E、架設(shè)補(bǔ)光燈，將補(bǔ)光燈架設(shè)在定位框左側(cè)，調(diào)整光線入射角度，使被測區(qū)域亮度均勻，調(diào)整光強(qiáng)使測光儀顯示光強(qiáng)為500lux；

F、對被測區(qū)域進(jìn)行對焦，使用外接快門進(jìn)行拍攝；

G、裁剪圖像，將相機(jī)中的圖像都導(dǎo)入電腦之中，利用PS對圖像進(jìn)行裁剪，沿著定位框內(nèi)邊線將圖片裁剪為15cm*15cm的正方形圖像；

2、路面圖像處理，在matlab軟件中輸入以下程度代碼進(jìn)行計(jì)算（本例中像素大小[m,n]取[200,200]）：

A=imread(‘圖片文件位置/圖片名.圖片格式');

B=rgb2gray(A);

C=imresize(B,[200 200]);

[y,x]=size(C);

[X,Y]=meshgrid(1:x,1:y);

D=double(C);

P=medfilt2(D);

mesh(X,Y,P);

T=max(max(P));

>> for i=1:200

j=1:200

M(i,j)=(T-P(i,j))*1*1

end;

sum(M)

sum(ans)

Ra=ans/(200*200)

可得出結(jié)果為Ra=26.0174。

具體實(shí)施例五

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測量拋丸后水泥混凝土橋面的粗糙度的方法，其具體步驟可以為：

1、路面圖像的采集：

A、對橋面板進(jìn)行清理，用鼓風(fēng)機(jī)將雜物吹走，選定被測區(qū)域，放置一個(gè)用硬質(zhì)薄紙板做的15cm*15cm的空心定位框，方便相機(jī)準(zhǔn)確定位和后期裁剪圖片；

B、架設(shè)三腳架，利用三腳架自有的水準(zhǔn)泡將三腳架調(diào)平；將相機(jī)緊固在三腳架云臺(tái)上，調(diào)整三腳架云臺(tái)，在相機(jī)上外置水準(zhǔn)氣泡，保證相機(jī)垂直對準(zhǔn)被測路面,相機(jī)高度應(yīng)保證相機(jī)能夠全面拍攝到被測區(qū)域；

C、架設(shè)遮光罩，用遮光罩完全遮蓋住三腳架和相機(jī)，遮光罩為用遮光布自制的1.5m*1.5m*2m的罩子；

D、放置測光儀，將測光儀放置在定位框的右側(cè)；

E、架設(shè)補(bǔ)光燈，將補(bǔ)光燈架設(shè)在定位框左側(cè)，調(diào)整光線入射角度，使被測區(qū)域亮度均勻，調(diào)整光強(qiáng)使測光儀顯示光強(qiáng)為500lux；

F、對被測區(qū)域進(jìn)行對焦，使用外接快門進(jìn)行拍攝；

G、裁剪圖像，將相機(jī)中的圖像都導(dǎo)入電腦之中，利用PS對圖像進(jìn)行裁剪，沿著定位框內(nèi)邊線將圖片裁剪為15cm*15cm的正方形圖像；

2、路面圖像處理，在matlab軟件中輸入以下程度代碼進(jìn)行計(jì)算（本例中像素大小[m,n]取[200,200]）：

A=imread(‘圖片文件位置/圖片名.圖片格式');

B=rgb2gray(A);

C=imresize(B,[200 200]);

[y,x]=size(C);

[X,Y]=meshgrid(1:x,1:y);

D=double(C);

P=medfilt2(D);

mesh(X,Y,P);

T=max(max(P));

>> for i=1:200

j=1:200

M(i,j)=(T-P(i,j))*1*1

end;

sum(M)

sum(ans)

Ra=ans/(200*200)

可得出結(jié)果為Ra=43.4894。

盡管本發(fā)明已進(jìn)行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可進(jìn)行各個(gè)條件的適當(dāng)變化?？梢岳斫?，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方案，而歸于權(quán)利要求的范圍，其包括所述每個(gè)因素的等同替換。