一種不封閉交通的公路橋面圖像獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及公路橋面信息收集的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種不封閉交通的公路橋面圖像獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國家在公路橋梁的建設(shè)投入巨大，但是在維護(hù)公路橋梁的健康上也花費(fèi)了大量經(jīng)費(fèi)。為數(shù)不少的橋梁在通車使用過程中，橋面不同程度地出現(xiàn)了裂縫、車轍、擁包、坑槽等病害，造成相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時還會發(fā)生交通事故。因此，對橋面質(zhì)量的監(jiān)測、評估和日常養(yǎng)護(hù)非常重要。
[0003]然而，目前國內(nèi)各地對橋面鋪裝的監(jiān)測與檢測、質(zhì)量評估和日常維護(hù)絕大部分仍然采用人工現(xiàn)場判斷、定期檢查和維護(hù)的方式，這種方式一是極其浪費(fèi)人力物力，現(xiàn)場的勘測費(fèi)時費(fèi)工，效率低；二是需要封閉單個車道交通，甚至需要暫時完全封閉整個橋梁的通行，容易造成交通擁堵，因此，在不封閉橋梁交通的情況下，如何進(jìn)行橋面質(zhì)量的監(jiān)測與評估是急需解決的冋題。
[0004]這種工程需求驅(qū)動了非接觸式測量方法的發(fā)展，對采集的橋面圖像進(jìn)行分析是非接觸式測量方法中的一個重要組成部分。要對獲得的圖像進(jìn)行病害信息研宄，首先要解決如何清晰便捷獲得路面圖像問題。這是非接觸式測量中能否成功實施的一個重要關(guān)鍵。目前已有多功能路面信息采集車，通過綁定在車尾的攝像機(jī)獲取路面圖像信息，但是由于造價昂貴，難以推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對當(dāng)前路面破損探測技術(shù)存在檢測成本高、效率低的局限性，提供一種不封閉交通的公路橋面圖像獲取方法，通過多次掃描獲取公路橋面圖像信息的技術(shù)，解決了如何在公路橋面病害信息檢測中清晰便捷獲得公路橋面?目息的冋題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種不封閉交通的公路橋面圖像獲取方法，首先，使用定點攝像機(jī)按照設(shè)定的角度和焦距，來回掃描公路橋面獲得圖像；其次，通過對獲得的圖像進(jìn)行識別和裝拼，獲得橋面各段不含車輛信息的圖像；接著對各段橋面圖像做畸變矯正，然后把各段橋面的圖像重新拼接，最終形成完整的公路橋面圖像。
[0007]本發(fā)明所述不封閉交通的公路橋面圖像獲取方法，包括以下步驟:
[0008]I)事先統(tǒng)計攝像機(jī)拍攝覆蓋范圍，實際橋面的長度，得到搭架的攝像機(jī)數(shù)目，且在橋面高處搭建高分辨率攝像機(jī)前，得到攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度及拍攝焦距參數(shù)；
[0009]2)每個攝像機(jī)從設(shè)定的起始角度開始拍攝，拍攝I張圖片，旋轉(zhuǎn)到下個角度，再拍攝I張圖片，直至旋轉(zhuǎn)到設(shè)定的結(jié)束角度；
[0010]3)每個攝像機(jī)在每個角度拍攝得到的I張圖片，從其中篩選出無車輛信息的圖片，若多張圖片無車輛信息，則任取一張，標(biāo)記為合格；如果I張圖片都存在車輛信息，則采用圖像處理方法嘗試從這I張圖片中提取出無車輛信息的互不相同的區(qū)域裝拼出一張新的完整橋段圖片，若裝拼得到的新圖片能覆蓋該攝像機(jī)在該角度所能拍攝到的完整橋面范圍，則將新圖片標(biāo)記為合格，否則標(biāo)記為不合格；
[0011]4)檢查所有角度得到的圖片是否都為合格，如果是，則跳到下面步驟5)，否則返回上面步驟3);
[0012]5)從步驟4)中獲得單個攝像機(jī)拍攝范圍內(nèi)的各段橋面的無車輛信息圖片后，按照攝像機(jī)成像原理以及相關(guān)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，對不同位置得到的無車圖片做畸變矯正；
[0013]6)將步驟5)中得到的矯正后的圖片做拼接處理，把相鄰角度拍攝得到的圖片拼接起來，形成覆蓋單個攝像機(jī)的所有拍攝范圍的公路橋面圖片；
[0014]7)將所有攝像機(jī)得到的公路橋面圖片裝拼得到完整無車公路橋圖片。
[0015]在步驟5)中，矯正的具體算法如下:
[0016]5.1)定出源圖像的四邊形的四個頂點，給出目的圖像四邊形的四個頂點，然后求出源圖像的四個頂點轉(zhuǎn)為目的圖像對應(yīng)的四個頂點的轉(zhuǎn)換矩陣，最后通過轉(zhuǎn)換矩陣把源圖像轉(zhuǎn)為目的圖像。使用 OpenCV 提供的函數(shù) cvGetPerspectiveTransform(CvPoint2D32fsrcTri, CvPoint2D32f dstTri, CvMat*warp_mat)得到轉(zhuǎn)換矩陣，其中 srcTri 表不源圖像四邊形的四個頂點坐標(biāo)，dstTri表示目的圖像四邊形四個頂點坐標(biāo)，warp_mat表示指向一個3X3輸出矩陣的指針；
[0017]5.2)將得到的透視變換矩陣warp_mat作為參數(shù)傳到cvWarpPerspective (constCvArr*src, CvArr*dst, const CvMat*map_matrix)中，得到轉(zhuǎn)換后的目的圖像，其中 src 為指向輸入圖像的指針，dst為指向目的圖像的矩陣；
[0018]5.3)將矯正后的圖像按序號保留在原來的數(shù)組中，以便后續(xù)的圖像拼接。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0020]1、與傳統(tǒng)的人工獲取公路橋面破損信息方式相比，本發(fā)明提供了一種無封閉交通，非接觸式快捷高效獲取公路橋面病害信息方式，將為實現(xiàn)無需封閉交通而能對橋面進(jìn)行質(zhì)量檢測，打下關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
[0021]2、與多功能路面信息采集車相比，本發(fā)明有著設(shè)備要求低且成本低廉的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0022]圖1為安裝在燈柱上的高清變焦掃描攝像機(jī)組模擬圖。
[0023]圖2為m臺攝像機(jī)拍攝橋面的示意圖。
[0024]圖3為單個攝像機(jī)在同一角度拍攝I張圖的示意圖。
[0025]圖4為從單個攝像機(jī)在某一角度拍攝的I張圖片中拼出無車橋段的示意圖。
[0026]圖5為單個攝像機(jī)獲取完整無車橋面的流程圖。
[0027]圖6為m臺攝像機(jī)獲取完整公路橋面圖像信息的流程圖。
[0028]圖7a為崎變圖像矯正如的不意圖。
[0029]圖7b為崎變圖像矯正后的不意圖。
[0030]圖8為拍攝橋段的成像示意圖。
[0031]圖9a為一張橋面圖片。
[0032]圖9b為一張與圖9a相鄰的橋面圖片。
[0033]圖9c為圖9a與9b裝拼得到的橋段圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]本實施例所述的不封閉交通的公路橋面圖像獲取方法，主要是將攝像機(jī)組安裝在橋面高處，比如路燈的燈柱上等，通過旋轉(zhuǎn)軸精確控制攝像機(jī)來回旋轉(zhuǎn)，獲取公路橋每個位置的信息，由于不封閉交通，所以需要多次掃描橋面，使用定點攝像機(jī)按照設(shè)定的角度和焦距，來回掃描公路橋面獲得圖像，對獲得的圖像作無車輛信息圖片篩選或者裝拼出無車輛信息圖片，排除車輛干擾，獲得橋面各段不含車輛信息的圖像，對攝像機(jī)在不同轉(zhuǎn)角拍攝得到的照片存在的透視畸變的問題，進(jìn)行畸變矯正，最后各段橋面的圖像重新拼接，形成一段完整的公路橋面圖像。其包括以下步驟:
[0036]I)事先統(tǒng)計攝像機(jī)拍攝覆蓋范圍，實際橋面的長度，得到搭架的攝像機(jī)數(shù)目，且在橋面高處搭建高分辨率攝像機(jī)前，得到攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度及拍攝焦距參數(shù)；
[0037]2)每個攝像機(jī)從設(shè)定的起始角度開始拍攝，拍攝I張圖片，旋轉(zhuǎn)到下個角度，再拍攝I張圖片，直至旋轉(zhuǎn)到設(shè)定的結(jié)束角度；
[0038]3)每個攝像機(jī)在每個角度拍攝得到的I張圖片，從其中篩選出無車輛信息的圖片，若多張圖片無車輛信息，則任取一張，標(biāo)記為合格；如果I張圖片都存在車輛信息，則采用圖像處理方法嘗試從這I張圖片中提取出無車輛信息的互不相同的區(qū)域裝拼出一張新的完整橋段圖片，若裝拼得到的新圖片能覆蓋該攝像機(jī)在該角度所能拍攝到的完整橋面范圍，則將新圖片標(biāo)記為合格，否則標(biāo)記為不合格；
[0039]4)檢查所有角度得到的圖片是否都為合格，如果是，則跳到下面步驟5)，否則返回上面步驟3);
[0040]5)從步驟4)中獲得單個攝像機(jī)拍攝范圍內(nèi)的各段橋面的無車輛信息圖片后，按照攝像機(jī)成像原理以及相關(guān)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，對不同位置得到的無車圖片做畸變矯正；
[0041]6)將步驟5)中得到的矯正后的圖片做拼接處理，把相鄰角度拍攝得到的圖片拼接起來，形成覆蓋單個攝像機(jī)的所有拍攝范圍的公路橋面圖片；
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