一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统，该系统包括设置在车上由车载电源提供电能的定位系统、图像采集装置和车辙图像处理模块；定位系统包括GPS和光电编码器；图像采集系统包括两个高速CCD面阵相机，两个线激光器，八个点激光器和交换机；车辙图像处理模块包括工业计算机；GPS、光电编码器、线激光器和高速CCD面阵相机均连接至工业计算机。本实用新型专利技术将激光检测技术和数字图像技术相结合，提出基准点线激光路面车辙技术，以解决目前车辙检测中的关键技术，提高车辙检测精度。其操作简单，使用方便，而且测量结果直观、可靠；由于测量结果可以精确到1mm，因此，测量精度非常高。可以广泛应用于道路检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统，该系统包括设置在车上由车载电源提供电能的定位系统、图像采集装置和车辙图像处理模块；定位系统包括GPS和光电编码器；图像采集系统包括两个高速CCD面阵相机，两个线激光器，八个点激光器和交换机；车辙图像处理模块包括工业计算机；GPS、光电编码器、线激光器和高速CCD面阵相机均连接至工业计算机。本技术将激光检测技术和数字图像技术相结合，提出基准点线激光路面车辙技术，以解决目前车辙检测中的关键技术，提高车辙检测精度。其操作简单，使用方便，而且测量结果直观、可靠；由于测量结果可以精确到1mm，因此，测量精度非常高。可以广泛应用于道路检测。【专利说明】一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统
本技术属于道路路面检测
，涉及一种路面车辙检测系统，尤其是一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统。
技术介绍
十六大以来，我国的高速公路迅猛发展，横连东西、纵贯南北、通江达河、联结周边的道路网络初步建成。我国的高速公路由2002年底的2.51万千米增加到2011年底的8.49万千米，2012年又新增了 1.1万千米，我国高速公路在2012年底达9.6万千米。我国高速公路的蓬勃发展，通车里程的不断增长，为我国的经济发展做出巨大的贡献，与此同时我国高速公路的维护与保养工作也变得更加的重要。在公路的建设、运营、管理的过程中，快速、准确的掌握公路的车辙、平整度、构造深度等参数，对公路的养护管理具有重要意义。 路面车辙的评估与检测是高等级路面养维护养护的重要内容，特别在我国现阶段，由于我国车辆超载现象比较普遍，在高速公路上出现较大车辙的现象也是很严重。鉴于以上的现状，我国众多从事公路检测仪器开发与研究的高校和研究机构都做了大量的研究，同时也为我国的公路检测做出了巨大的贡献。 本专利在长安大学点激光车辙的基础上，将激光检测技术和数字图像技术相结合，提出基准点线激光路面车辙技术，以解决目前车辙检测中的关键技术，提高车辙检测精度。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统，其将激光检测技术和数字图像技术相结合，提出基准点线激光路面车辙技术，以解决目前车辙检测中的关键技术，提高车辙检测精度。 本技术的目的是通过以下技术方案来实现的: 这种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统，包括设置在车上由车载电源提供电能的定位系统、图像采集装置和车辙图像处理模块；所述定位系统包括GPS和光电编码器；所述图像采集系统包括两个高速CCD面阵相机，两个线激光器，八个点激光器和交换机；所述车辙图像处理模块包括工业计算机；所述GPS、光电编码器、线激光器和高速C⑶面阵相机均连接至工业计算机。 上述线激光器的入射角度在30度到40度之间。 进一步的，以上采用两个高速(XD面阵相机进行路表面图像采集。 上述的高速CCD面阵相机采用德国Basler公司的scA1600_14gc型相机。 上述的线激光器为半导体红外线激光器，波长为808nm，线激光器扩束角为60度。 上述的八个点激光器，每两个一组上下间隔0.2米，4组激光器沿横向均匀分布。 上述的旋转编码器采用为三相增量型旋转编码器。 本技术具有以下有益效果: 本技术主要部件采用高速CCD面阵相机、线激光器和工业计算机，结构简单，适应多种外环境；其检测车辙的方法主要由计算机自动完成，操作简单，使用方便，而且测量结果直观、可靠；由于测量结果可以精确到1_，因此，测量精度非常高。可以广泛应用于道路检测。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的线激光路面车辙及结构原理图； 图2为本技术的基准点线激光路面车辙检测计算的基本原理图； 图3为本技术的硬件系统图像采集原理图； 图4为本技术的基准点线激光车辙采集系统硬件结构图； 图5为本技术的相机标定物象转换关系图； 图6为本技术的线激光车辙图像处理流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术做进一步详细描述: 图1为本技术的线激光路面车辙及结构原理图。X为相机所拍摄的线激光在的照片上的距离，f为相机的焦距，H为相机距地面的垂直距离，S为线激光打在地面上的长度，也就是PQ的距离，L为线激光的垂直投影，A为线激光的入射角度，h为路面车辙的实际深度。 从图1的几何关系可以得到线激光车辙的公式: _^, ⑴ s*cosA+ SH + S*smA 2f 式⑴化简得到式(2) S:---(2) f *COsA -SinA2 或者 h = S*sinA (3) 公式(3)就可以求出路面的车辙深度。 参考图2，为本技术的基准点线激光路面车辙检测计算的基本原理图。当整个基准点线激光车辙检测系统固定之后，点激光器I和点激光器2的位置和角度都固定，它们之间的距离T就会固定不变。同时点激光器I和点激光器2两个点激光与检测车之间的夹角B也会固定不变，两个点激光器发出的激光点的线和线激光器发出的线激光平行，两个点激光器发出的光线与路面的夹角是A，并且两条光线是平行的。W为两个点激光器在标定水平地面上的实地距离。图2中检测车没有发生俯仰，点激光器发出的激光线与地面之间形成的几何关系。 L = TsinB (4) 当整个系统固定以后，式(4)中的T和B都是定值，实际的系统中的T = 700mm，B=36°，同时也有: T sin 4=—(5) W 将式(4)代入式(5)中，就会得到(6)式:.,T sin B( srn A=——-~Co；W 式(6)中的W就是要在图像处理中来求出的值，在将W的值代入式(6)。 就可以达到式(J) t.1 Tsin β A = sin ----1 I ) W 就可以求出激光线与地面的夹角Α。 在将式(7)带到式(4)，就可以得到车辙的计算公式: h = S sin(sin—1(8)W 式⑶中的S为线激光投射在地面上的距离。 上式(8)就是基准点路面车辙检测系统计算路面车辙的计算公式。 图3为本技术的硬件系统图像采集原理图。包括设置在检测车上由车载电源提供电能的定位系统、图像采集装置和车辙图像处理模块；所述定位系统包括GPS和光电编码器；所述图像采集系统包括两个高速CCD面阵相机，两个线激光器，八个点激光器和交换机；所述车辙图像处理模块包括工业计算机；所述GPS、光电编码器、线激光器和高速CXD面阵相机均连接至工业计算机。 参考图3，图像采集装置就是用于采集车辙图像数据。线激光器将一条线激光经过透镜投射到路面上，就会在路面上形成一条线激光曲线。光电编码器(在纵向距离上获得不同的采样距离)随车速旋转发出脉冲，将编码器采集的脉冲信号送至信号采集箱，由信号采集箱将脉冲信号分频，给相机一定频率的脉冲，相机拍摄路面车辙图像，将图像数据传送到IP交换机进行汇总，最后送到工业计算机(工控机)，将车辙数据存储于工控机的硬盘中。工控机通过GPS和光电编码器获得路面桩号信息，并将这些信息与图像对应起来。 在本技术的较佳实施例中，线激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有相对基准点的线激光路面车辙检测系统，其特征在于，包括设置在车上由车载电源提供电能的定位系统、图像采集装置和车辙图像处理模块；所述定位系统包括GPS和光电编码器；所述图像采集系统包括两个高速CCD面阵相机，两个线激光器，八个点激光器和交换机；所述车辙图像处理模块包括工业计算机；所述GPS、光电编码器、线激光器和高速CCD面阵相机均连接至工业计算机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宏勋，刘玉龙，赵康，韩毅，王建峰，李平，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61