基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置及使用该装置实现路面裂纹信息的检测方法，涉及路面信息检测技术。它解决了现有路面检测技术仅依靠二维灰度图像信息或者三维深度信息进行裂缝检测存在的误判率高、识别率低的问题。所述装置采用结构光激光器发出的结构光条投射到路面上，采用触发控制系统根据车速协调控制面阵相机和线阵相机采集路面图像。所述检测方法为：使装设有上述装置的车在待检测的路段上行驶；触发控制模块根据车辆行驶速度信息触发面阵相机和线阵相机进行图像采集；根据面阵相机获得的光条图案获得路面深度信息和线阵相机获得的路面二维图像获得待检测的路段的路面裂缝信息。本发明专利技术有效提高了路面裂缝识别的准确率和正确率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路面信息检测技木。具体涉及对路面裂缝信息的检测技木。
技术介绍
截至2008年底，中国公路通车总里程达到373. 02万公里，高速公路里程达60302公里。根据国家“十一五”发展规划到2020年，我国高速公路通车里程将达到10万公里。随着我国公路建设的不断发展，尤其是高等级公路和高速公路网络的日益完善，公路养护管理已成为我国公路建设领域的重要任务。全面深入的了解路面使用性能是科学制定养护计划的重要基础。由于恶劣气候的破坏、过渡频繁的使用以及公路老化等原因导致路面上出现裂缝，裂缝是绝大部分病害的早期形式。路面裂缝的出现严重的影响了路面质量，影响 了行车安全和公路的使用寿命。因此及时发现裂缝并进行修补，避免由于路面裂缝的进一步发展造成的严重影响具有重要的现实意义。国内外相关领域的学者一直致カ于路面裂缝自动检测相关技术的研究，但大部分的研究工作都只是在测量环境好、路面病害简单且特征明显的情况下，缺乏真正实用、行之有效的自动检测方法。传统的人工检测方法，因其耗时费力、不精确、危险、測量结果不一致、影响正常交通等缺点，愈来愈不能适应公路发展的要求。目前世界上大部分路面裂缝检测系统均采用基于灰度信息的ニ维图像处理技木，由于路面的多纹理性、多目标性、裂缝的弱信号性、图像光强的多变性以及裂缝上灰度的多变性等特点，纯路面裂缝图像采集系统很难将路面油污、轮胎痕迹、黒斑，树木阴影，光照不均等与路面实际裂缝相区分，检测效果一直不理想。近年来，少数研究机构或企业进行了路面裂缝三维检测技术的探索，如加利福尼亚的Phoenix Scientific公司采用激光雷达测试技术检测路面三维信息。该系统通过测量激光到反射器的反射时间，沿着车辆行驶方向纵向移动建立路面三维模型。但是该系统只能给出裂缝的位置和严重程度，不能够给出裂缝更加详细的信息；加拿大G. I. E公司开发的路表三维激光可视化系统，其核心技术为BIRIS激光传感器，CCD检测由路面反射激光的光度数据，用以分析路面三維信息。该系统具有数据多特征提取，处理快速等优点，但仍然存在价格昂贵、成像解析度不高等问题。加拿大INO公司发展了激光裂缝测量系统LCMS(Laser Crack Measurement System),该系统采用两个高能量线激光器和TDI线扫描相机获取路面信息，进行路面裂缝检測。基于三维检测技术的路面裂缝检测方法，虽然一定程度上解决了ニ维图像裂缝检测法存在的阴影、油污、不均匀光照等干扰测量结果的问题，然而，理论分析和实验表明，当路面裂缝无明显高度变化如被沙土填充时，获得的三維信息将不能反映路面裂缝情況。此外，由于三维检测技术存在的盲目性和不确定性，在对路面采样信息不足的情况下容易产生误检，即将非裂缝信息检测为裂缝信息；同时，虽然通过该方法也能获得路面的ニ维灰度信息，然而得到的ニ维图像质量不高。基于双目视觉的立体视觉技术由于系统均匀照明、同名点匹配以及标定等因素的影响，使得立体视觉在路面检测中的应用未达到期望的检测精度和速度。由于路面情况复杂，噪声、纹理等大量外界干扰因素的存在，单纯依靠ニ维或者三维技术难以实现路面病害尤其是裂缝检测的高识别率和低误判率，系统精度低，不确定性大，而且难以实现路面三维形貌的重建。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的路面检测技术单纯依靠ニ维灰度图像信息或者单纯三维深度信息进行裂缝检测存在的误判率高、识别率低的问题，而提出一种基于ニ维图像和深度信息的路面信息提取装置及使用该装置实现路面裂纹信息的检测方法。本专利技术所述的基于ニ维图像和深度信息的路面信息提取装置包括路面深度信息 采集组件、ニ维图像采集组件和触发控制模块；路面深度信息采集组件固定在车体底部，路面深度信息采集组件由结构光激光器和面阵相机组成，结构光激光器发出的结构光条投射到路面上，ニ维图像采集组件采用线阵相机实现，触发控制模块用于采集车辆行驶的速度信息，并根据所述速度信息输出触发信号同时给面阵相机和线阵相机，面阵相机用于在触发信号的控制下采集结构光激光器在路面上的投影区域的光条图像信息；ニ维图像采集组件固定在车体底部，与三维结构光组件并排排列，所述线阵相机与结构光激光器固定在一起，用于在触发信号的控制下采集结构光激光器在路面上的投影区域的图像信息。上述路面信息提取装置中，路面深度信息采集组件和ニ维图像采集组件可以放置在车体底部的前部、中部或后部，可以根据具体的车况来定。本专利技术所述的路面信息提取装置中，还可以包括图像采集组件，该图像采集组件用于采集路面深度信息采集组件和ニ维图像采集组件采集的信息，并将采集的信息通过串行端ロ或者并行端ロ发送给外部的数据存储或处理系统。上述图像采集组件可以采用图像采集卡实现。 上述外部的数据存储系统可以采用固定或者可移动的数据存储设备或计算机系统实现。上述外部的数据处理系统可以采用计算机系统实现。上述外部的数据处理系统可以与图像采集组件一起安装在车上，还可以安装在实验室、远程控制中心等远离车体的位置，此时，图像采集组件可以采用无线通信方式实现数据的传输，或者通过可移动的数据存储设备实现数据的传输。所述ニ维图像采集组件中还可以包括照明光源，所述照明光源用于为线阵相机的图像采集区域提供照明。所述照明光源采单色光源或线性激光器。上述线阵相机的线状成像区域与结构光激光器的线状光条平行，所述平行状态可以通过标定来确定。路面深度信息采集组件中还可以包括多个结构光激光器，所述多个结构光激光器发出的结构光在路面上的投影相互交错光线图案。基于上述路面信息提取装置的路面裂缝检测方法为使装设有上述路面信息提取装置的车在待检测的路段上行驶，在行驶的过程中，开始路面裂缝检测，具体过程为步骤ー线结构光激光器发出的线光条投射到待检测路面上形成光条图案；该光条图案由面阵相机采集，从而获取路面光条图像，根据面阵相机ニ维图像坐标系和世界三维坐标系之间的关系，结合该路面光条图像计算出路面光条位置的三維信息，从而获得路面深度轮廓信息；步骤ニ 车体在行进过程中，触发控制模块采集车辆信息的速度信息，根据车辆的行驶速度，输出触发脉冲给面阵相机和线阵相机；面阵相机每接到ー个触发脉冲启动一次拍摄，线阵相机每接到ー个触发脉冲启动一次拍摄；触发控制模块输出给面阵相机和线阵相机的触发脉冲的频率不同，发给线阵相机的脉冲的频率是发给面阵相机的η倍，其中η为面阵相机在车辆行驶方向的维度的像素行数；线阵相机逐行扫描，随着车体的行迸，获得连续的路面ニ维图像；步骤三对步骤一中获得的路面深度信息和路面ニ维图像信息，输入处理系统的模式识别决策器中，采用数据融合算法如模糊理论、粗糙集理论、贝叶斯准则、D-S证据理论 及相应的结合算法等进行路面裂缝的识别判断，获得待检测的路段的路面裂缝信息。本专利技术同时采集路面的ニ维图像和路面深度信息，进行实现路面裂缝的综合检测，所帯来的优点有一、克服了ニ维图像难以将路面油污、轮胎痕迹、黒斑，树木阴影，光照不均等与路面实际裂缝相区分的问题。ニ、采用ニ维图像信息弥补了路面裂缝由于沙土填埋等因素造成的三维路面信息的缺失和三维检测的盲目性等不足。三、采用ニ维图像和三维深度信息的融合，很好的克服了各自単一检测方法存在的不足，提高了路面裂缝检测的识别率，降低了误判率。此外，本专利技术采用线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，所述装置包括路面深度信息采集组件(3)、二维图像采集组件(4)和触发控制模块(5);路面深度信息采集组件(3)固定在车体底部，路面深度信息采集组件(3)由结构光激光器(3-2)和面阵相机(3-1)组成，结构光激光器(3-2)发出的结构光条投射到路面上，二维图像采集组件(4)采用线阵相机(4-1)实现，触发控制模块(5)用于采集车辆行驶的速度信息，并根据所述速度信息输出触发信号同时给面阵相机(3-1)和线阵相机(4-1)，面阵相机(3-1)用于在触发信号的控制下采集结构光激光器(3-2)在路面上的投影区域的光条图像信息；二维图像采集组件(4)固定在车体底部，与三维结构光组件并排排列，所述线阵相机(4-1)与结构光激光器(3-2)固定在一起，用于在触发信号的控制下采集结构光激光器(3-2)在路面上的投影区域的图像信息。2.根据权利要求I所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，所述结构光激光器(3-2)的激光投射区域覆盖线阵相机(4-1)的图像采集区域。3.根据权利要求I所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，线阵相机(4-1)的线状成像区域与结构光激光器(3-2)的线状光条平行。4.根据权利要求I所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，所述的路面信息提取装置中还包括图像采集组件(2)，该图像采集组件(2)用于采集路面深度信息采集组件(3)和二维图像采集组件(4)采集的信息，并将采集的信息通过串行端口或者并行端口发送给外部的数据存储或处理系统。5.根据权利要求I所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，所述的二维图像采集组件(4)中还包括照明光源(4-2)，所述照明光源(4-2)用于为线阵相机(4-1)的图像采集区域提供照明。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，所述路面深度信息采集组件(3)中还包括多个结构光激光器(3-2)，所述多个结构光激光器(3-2)发出的结构光在路面上的投影相互交错光线图案。7.根据权利要求5所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置，其特征在于，所述的照明光源(4-2)为单色光源或线激光器。8.使用权利要求书I所述的基于二维图像和深度信息的路面信息提取装置实现路面裂缝检测的方法，其特征在于，所述方法为 使装设有上述路面信息提取装置的车在待检测的路段上行驶，在行驶的过程中，开始路面裂缝检测，具体过程为 步骤一线结构光激光器(3-2)发出的线光条投射到待检测路面6上形成光条图案； 该光条图案由面阵相机(3-1)采集，从而获取路面光条图像，根据面阵相机二维图像坐标系和世界三维坐标系之间的关系，结合该路面光条图像计算出路面光条位置的三维信息，从而获得路面深度轮廓...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宛予，黄建平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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