一种基于图像处理的公路路面分析系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于图像处理的公路路面分析系统，所述系统包括摄像头和图像采集卡，GPS模块通过有线或无线方式与计算机进行通讯，图像处理模块置于计算机中，对采集到的图像进行处理和分析；所述摄像头为平行布置的两个，两个固定支架分别固定于装载车的车顶前部，固定支架底端为旋转支座，旋转支座的底部具有真空负压圆弧状吸盘，该系统提供了一种对图像采集设备有效的安装方式，能够对路面情况进行实时快速检测，然后对路面进行自动识别、归类，利用图像处理模块自动输出路面破损率和需要修复的时间等指标，生成路面情况分析表格，为规划路面修复工作提供了科学依据。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于图像处理的公路路面分析系统。
技术介绍
公路交通运输业是我国经济不断发展的基础，我国公路总里程数已经达到了424万公里，位居世界第一，但也对公路的养护和管理提出了更高的要求，对路面使用状况的分析也越来越受到人们的重视。现在交通管理部门为适应现代化、高速度、高质量的公路养护管理建立了路面管理系统，但是路面采集的数据还是使用人工的形式，公路的实时状况还是使用人员主观判断，不能科学有效的提供公路情况的数据，进而影响了公路养护决策。随着图像处理技术的不断发展，图像识别等技术应用到公路分析系统中，通过摄像头采集路面状况，得到公路的检测数据，建立起公路信息化管理的数据库，帮助相关部门完成决策分析，提前预知公路路面的发展趋势，有利于养护方案的生成。在采用图像处理技术进行分析路面的同时，也要对图像的采集装置进行有效的固定。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可以对图像采集装置进行有效固定的基于图像处理的公路路面分析系统。本技术解决技术问题是采用以下技术方案实现的：一种基于图像处理的公路路面分析系统，所述系统包括摄像头和图像采集卡，摄像头采集到的图像信息通过图像采集卡存储并传输至计算机，GPS模块通过有线或无线方式与计算机进行通讯，计算机内具有图像处理模块，图像处理模块对采集到的图像进行处理和分析，对路面进行自动识别和归类，自动输出路面破损率和需要修复的时间，生成路面情况分析表格，其特征在于：所述摄像头为平行布置的两个，两个固定支架分别固定于装载车的车顶前部，固定支架底端为旋转支座，旋转支座的底部具有真空负压圆弧状吸盘，固定支架的另一端为圆柱，在圆柱上设置有两个以上的倾斜的插槽，螺栓孔从圆柱的表面穿过插槽延伸至圆柱的内部；在插槽上部具有倾斜的簧片；摄像头固定于万向支架上，万向支架下部具有与插槽形状相适应的插片，插片上具有通孔，插片插入插槽后通过螺栓进行固定。所述两个摄像头的距离为1米。所述摄像头的焦距为4毫米。所述固定支架为铝合金支架。图像处理模块对采集到的图像进行处理和分析，对路面进行自动识别、归类，自动输出路面破损率和需要修复的时间等指标，生成路面情况分析表格，为规划路面修复工作提供科学依据。本技术采用双摄像头的设计满足了取景和分辨率的要求，同时本系统便于安装、实施和进行调整，可以快速对公路路面进行有效分析。附图说明图1为本技术位于装载车上的整体结构示意图；图2为本技术中摄像头通过万向支架与固定支架相固定的结构示意图。具体实施方式 下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步描述：如图1和图2所示，一种基于图像处理的公路路面分析系统，所述系统包含电源、装载车及其附属设备、图像采集设备、计算机、GPS接收器、图像处理模块。所述摄像头采用CCD高清彩色摄像头，把它作为系统的图像采集输入系统，CCD即电子耦合器件使用寿命长，尺寸适宜，可采用通用的USB接口与计算机系统进行连接，传输速度快等特点。同时摄像头的摄影角在摄像检测领域中是非常重要的参数，摄像头的高度一定时，摄像角太大就会造成分辨率下降和图像的畸形形变，反之则会缩小了取景范围，综合考虑分辨率和取景范围，我们这次采用的是双摄像头平行安装，摄像角为600。图像采集卡用于将摄像头采集的视频信号转化为可供计算机进行运算的数字信号，以数据文件的形式保存在硬盘中，以待后续图像处理时使用。采集卡要求能够采集模拟视频序列中的每帧图像，并在采集下一帧图像之前把这些数据传入计算机系统。本次采用的是基于PCI高速总线的一种图像采集卡，它能够将彩色视频信号经过视频解码、转换器、空间转化等处理，通过PCI总线输入计算机系统进行实时储存。具有采集方式多样；支持多种色度空间变换；支持软件调整亮度、色调、色饱和度、对比度；传输速度快的特点。所述装载车用于承载其他设备，包括图像采集设备、计算机、GPS接收器等。在图像采集过程中根据摄像机的成像透视规律，为降低将来图像处理的难度，安装摄像机时应尽量要求光轴与路面垂直。同时摄像头的摄影角在摄像检测领域中是非常重要的参数，摄像头的高度一定时，摄像角太大就会造成分辨率下降和图像的畸形形变，反之则会缩小了取景范围，综合考虑分辨率和取景范围，摄像角定为600，摄像头采用双摄像头平行安装，两个固定支架分别固定于装载车的车顶前部，固定支架底端为旋转支座，旋转支座的底部具有真空负压圆弧状吸盘，固定支架的另一端为圆柱4，在圆柱上设置有两个以上的倾斜的插槽2，螺栓孔从圆柱的表面穿过插槽延伸至圆柱的内部；在插槽上部具有倾斜的簧片3；摄像头固定于万向支架5上，万向支架下部具有与插槽形状相适应的插片，插片上具有通孔，插片插入插槽后通过螺栓1进行固定。这样将插片插入插槽后，再使用螺栓穿过螺栓孔和通孔这样就可以将万向支架固定在圆柱上，摄像头在万向支架上可以360度进行转动，同时如果需要前后移动的话，可以插入不同的插槽中以达到此效果。在插槽上部的簧片可以保证插入的插片在插槽内的稳定性。两个摄像头相距1m，镜头的取景范围双车道取值为6m，则每个摄像头的取景宽度为3m，摄像头镜头焦距为4mm，所以摄像头离地面的垂直高度等于（焦距*取景宽度）/4.8，约为2.5m；摄像头的纵向宽度等于（3.6*摄像头离地面的垂直高度）/焦距，约为2.25m。所述计算机硬件系统要求具有通用性强、运算和传输速度快、写存速率快，相当规模的存储量和丰富的软件功能。基本配置要求：操作系统windows7 专业版32位 ；主板芯片组：Intel H81或以上；CPU采用Intel 奔腾双核 G3240或以上，3.0GHz或以上；内存容量1*4GB或以上，DDR3 1333MHz，2个DiMM插槽或以上 ；显卡类型核心显卡，Intel GMA HD 4000 或以上，共享内存容量。所述GPS接收机连接计算机，实时获取路面信息的定位，根据实绩测定，GPS接收机可以准确定位到5m的范围。所述图像处理模块分为图像预处理单元和路面分析单元。图像预处理单元：由于图像在摄像头采集的过程中会受到路面特殊情况和现场复杂环境等因素的影响图像的质量，同时因为使用广角镜也会造成图像的畸形形变，所以需要对采集的图像在要进行预处理，图像预处理主要包括图像去噪、图像二值化、图像的边缘检测，图像的畸形矫正等。图像去噪：装载车行进过程中会产生图像噪声，噪声会干扰后续的图像识别结果，需对图像进行滤波处理，同时由于路面破损信息存在大量的图像细节，图像细节需要保留。因此，本系统采用小波阈值滤波方法去除图像噪音，利用多尺度多分辨率的特点，在高频部分，采用逐渐精细的取样步长，保留更多的图像细节，选用软阈值函数克服去噪过程中的视觉失真现象。图像二值化：保证图像显示的时候只能看到黑白两种颜色。图像边缘检测：获取路面的破损信息，标识数字图像中灰度变化明显的点。本系统采用基于图像梯度方法实现边缘检测，利用3×3的sobel算子，由原始灰度图求出纵横2个梯度图，以及综合梯度图，结合3个 梯度图来进行非极大抑制，进行边缘连接，使保留的边缘尽量连贯真实，去除假边缘，对边缘进行细化，获取路面破损信息。。图像畸形矫正：由于选用广角镜头，摄像机不可避免的出现一定程度的图像畸变，为了提高路面破损类型的识别精度及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像处理的公路路面分析系统，所述系统包括摄像头和图像采集卡，摄像头采集到的图像信息通过图像采集卡存储并传输至计算机，GPS模块通过有线或无线方式与计算机进行通讯，计算机内具有图像处理模块，图像处理模块对采集到的图像进行处理和分析，对路面进行自动识别和归类，自动输出路面破损率和需要修复的时间，生成路面情况分析表格，其特征在于：所述摄像头为平行布置的两个，两个固定支架分别固定于装载车的车顶前部，固定支架底端为旋转支座，旋转支座的底部具有真空负压圆弧状吸盘，固定支架的另一端为圆柱，在圆柱上设置有两个以上的倾斜的插槽，螺栓孔从圆柱的表面穿过插槽延伸至圆柱的内部；在插槽上部具有倾斜的簧片；摄像头固定于万向支架上，万向支架下部具有与插槽形状相适应的插片，插片上具有通孔，插片插入插槽后通过螺栓进行固定。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的公路路面分析系统，所述系统包括摄像头和图像采集卡，摄像头采集到的图像信息通过图像采集卡存储并传输至计算机，GPS模块通过有线或无线方式与计算机进行通讯，计算机内具有图像处理模块，图像处理模块对采集到的图像进行处理和分析，对路面进行自动识别和归类，自动输出路面破损率和需要修复的时间，生成路面情况分析表格，其特征在于：所述摄像头为平行布置的两个，两个固定支架分别固定于装载车的车顶前部，固定支架底端为旋转支座，旋转支座的底部具有真空负压圆弧状吸盘，固定支架的另一端为圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：昌晶，吴忻生，高红霞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44