一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法，包括：将拍摄部件和激光器固定在汽车后上方的固定架上，照射方向朝向汽车后方；其特征在于，调整所述激光器的发射光幕的角度、以及所述拍摄部件的拍摄角度，使所述激光器的发射光幕、所述拍摄部件的扫描线的发射面交错不共面，且形成夹角；且在地面的投影中，所述扫描线在所述投影的光幕内；控制所述拍摄部件采集图像。本发明专利技术有效提高获得的图像效果。

A pavement image acquisition method based on the laser projection light

The invention discloses a pavement image acquisition method based on laser projection light way includes: shooting laser components and fixed on the fixed frame on the top of the car, the rear of the car toward the irradiation direction; characterized by adjusting the laser light emission angle, and the shooting part of the shooting angle. The emitting surface scan line to launch the laser screen, the shooting part of the cross are not coplanar, and form an angle; and on the ground projection, the scanning line on the projection screen; control the shooting part of the image acquisition. The invention effectively improves the image effect obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法
本专利技术涉公路养护检测
，特别是指一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法。
技术介绍
路面破损状况是公路管理部门评价路面使用性能并进行公路路面养护决策的主要依据之一。早期路面破损状况的调查，主要是依靠人工目测确定路面病害类型，一般采用直尺丈量路面病害的长度或面积。该方法不仅效率低、精度差、劳动强度大，而且对公路交通影响大，易引发交通事故。随着机器视觉技术的出现及普及应用，利用车载式高分辨率线阵相机进行路面图像采集并对图像进行自动处理和病害识别的路面破损的自动检测方法得到了较为广泛的应用。由于高速线阵相机是安装在高速行驶(最高速度达到100km/h)的检测车上进行数据采集，路面环境光的强度随车辆移动时刻发生变化，而相机的曝光量公式如下：曝光量＝环境光的强度×光圈×曝光时间正确的曝光量是获得高清晰路面图像的关键技术之一。自然光无法满足自动识别所需要的高清晰图像采集的要求，因此一般需要增加主动照明装置，为相机提供额外的照明。目前主要通过激光进行照明，在照明过程，由于车载的激光投射器与相机为了便于安装、激光投射器覆盖相机扫描线，安装位置在一条直线上，车辆也不需要做任何改进，激光投射器、和相机扫描线的光线发射面形成共面安装，且相机扫描线与车轴的法平面平行，即垂直地面拍摄，如图1所示，相机22发出的扫描线(虚线)在激光投射器21发出的光幕内，被采集到的路面图像质量因被摄路面前视场过亮造成耀斑和图像微观细节损失对比度下降、以及其他图像质量下降的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术在于提供一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法，以解决上述被采集到的路面图像质量因被摄路面前视场过亮造成耀斑和图像微观细节损失对比度下降、以及其他图像质量下降的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法，包括：将拍摄部件和激光器固定在汽车后上方的固定架上，照射方向朝向汽车后方；其特征在于，调整所述激光器的发射光幕的角度、以及所述拍摄部件的拍摄角度，使所述激光器的发射光幕、所述拍摄部件的扫描线的发射面交错不共面，且形成夹角；且在地面的投影中，所述扫描线在所述投影的光幕内；控制所述拍摄部件采集图像。优选地，所述拍摄部件为线阵相机；所述调整的拍摄角度，使所述线阵相机的扫描线的发射面与车轴的法平面不共面。优选地，所述法平面具有建立的x轴、z轴和垂直于法平面的y轴；调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述z轴呈7-8度夹角；调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述x轴呈1-3度夹角。优选地，调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述z轴呈7.5度夹角；调整所述激光器的发射角与所述所述z轴呈9度夹角。优选地，调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述x轴呈2度夹角；所述线阵相机、激光器的数量分别为2个，2个所述线阵相机扫描线的发射面与所述x轴的2度夹角互为镜像，且在地面投影的交点位于汽车的中间；所拍摄的图像中间与两端的灰度值均匀性误差不大于5％，拼图误差小于0.5个像素。优选地，所述汽车后上方的固定架，两端分别固定一个线阵相机，两个线阵相机之间为两个激光器。优选地，所述拍摄部件的扫描线在距地面的上方200mm位置，切入所述发射光幕。优选地，所述方法还包括：在所述汽车内安装与两个所述激光器连接位于车内的激光发生模块；所述激光发生模块连接位于车内的工控机。优选地，所述方法还包括：在所述汽车内安装与所述工控机连接的速度控制器，用于根据当前车速调整所述线阵相机工作行频。采用两台线阵相机和两台激光投射器，与被测路面的横向X轴成2°夹角的安装方法，同时保证两台相机的两边的扫描线相交于路面中心P点，拼接误差小于或等于0.5个像素，实现了直接获得4米宽幅的路面图像。附图说明图1为现有技术中相机、激光器的安装位置示意图；图2是本专利技术具体实施方式提供的激光投射补光方式的路面图像采集系统结构示意图；图3是本专利技术具体实施方式提供的双线阵相机与成对角安装的双激光投射器结构示意图。图4是本专利技术具体实施方式提供的双线阵相机投射线与双激光投射器的条形结构光重合图；图5是本专利技术具体实施方式提供的激光投射器发射线与反射线的原理示意图；图6是本专利技术具体实施方式提供的线阵相机和激光投射器共梁安装的方式图7是本专利技术具体实施方式提供的线阵相机和激光投射器固定座结构示意图；图8是现有技术的系统采集的图像；图9是本专利技术技术的系统采集的图像。具体实施方式为清楚说明本专利技术中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。本专利技术的基于激光投射补光方式的路面图像采集方法，包括：将拍摄部件和激光器固定在汽车后上方的固定架上，照射方向朝向汽车后方；其特征在于，调整所述激光器的发射光幕的角度、以及所述拍摄部件的拍摄角度，使所述激光器的发射光幕、所述拍摄部件的扫描线的发射面交错不共面，且形成夹角；且在地面的投影中，所述扫描线在所述投影的光幕内；控制所述拍摄部件采集图像。由于采用交错不共面的方式，可有效防止现有技术中，垂直地面共面拍摄过程中，前视场过亮造成耀斑和图像微观细节损失对比度下降，提高了图像质量。具体可参见图2，在实施例中，激光器为激光投射器5、采集系统包括以下部件：1、工控机；2、图像采集卡；3、激光发生控制器；4、光纤线缆；5、激光投射器；55、激光发射光幕所在面；6、线阵相机；66、相机扫描线的发射面；65、相机扫描线与激光器光幕切入位置；7、设备共梁；8、固定架；9、速度控制器；10、距离测量仪；11、测量车等组成；F为与地面垂直且平行车轴的法平面。为了获得4米×2米宽幅高清路面图像，本专利技术中，在测量车11尾部的设备共梁7上对称安装的二台高速线阵相机6，如图4所示，包括线阵相机61、线阵相机62。根据线阵相机的工作原理，通过测量车11沿路面方向的高速移动，由速度控制器9控制线阵相机6的工作行频，线阵相机6对被测路面逐行连续扫描成像，然后将连续的单行路面图像顺序拼接成一幅图像，从而完成整个路面图像的连续采集，最后通过后期软件的处理和算法，获得被测路面裂缝等病害缺陷。如图1所示。为了解决线阵相机6曝光量因路面环境光的不同(如光照角度或强度不同)而采集的路面图像质量受影响的问题，本专利技术在设备共梁7两端对称安装了二台激光投射器5，如图4所示的激光投射器51、激光投射器52，作为高速线阵相机6的补光照明使用。在线阵相机6安装高度A约为2m时，其扫描线的宽度约为B＝2m。如图3所示，根据激光发散角的角度，作为与线阵相机6相对应的激光投射器5，其投射角度和安装高度是将激光投射器5沿车辆行驶方向，绕路面纵向Y轴向与之对应的相机旋转角度α并调整其安装高度，确保激光投射器5投射到路面的结构光条形光斑长度C大于线阵相机扫描线的长度B。对于线阵相机6而言，在大于2m宽度的照射范围内，激光投射强度均匀，图像中间与两端的灰度值均匀性误差不大于5％，而且根据不同路面的反射系数，激光发生控制器3的激光输出功率连续可调，激光投射器5投射到路面的条形光斑可以满足图像清晰度、对比度、锐度等需求。具体可参见图8和图9，由于专利文件公开出版的原因，不能通过彩图显示出清晰度的对比，通过黑白图片仍可分辨出本专利技术采集的图像更加清晰。射线发散原理可知线结构光投射轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法，其特征在于，包括：将拍摄部件和激光器固定在汽车后上方的固定架上，照射方向朝向汽车后方；其特征在于，调整所述激光器的发射光幕的角度、以及所述拍摄部件的拍摄角度，使所述激光器的发射光幕、所述拍摄部件的扫描线的发射面交错不共面，且形成夹角；且在地面的投影中，所述扫描线在所述投影的光幕内；控制所述拍摄部件采集图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光投射补光方式的路面图像采集方法，其特征在于，包括：将拍摄部件和激光器固定在汽车后上方的固定架上，照射方向朝向汽车后方；其特征在于，调整所述激光器的发射光幕的角度、以及所述拍摄部件的拍摄角度，使所述激光器的发射光幕、所述拍摄部件的扫描线的发射面交错不共面，且形成夹角；且在地面的投影中，所述扫描线在所述投影的光幕内；控制所述拍摄部件采集图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍摄部件为线阵相机；所述调整的拍摄角度，使所述线阵相机的扫描线的发射面与车轴的法平面不共面。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述法平面具有建立的x轴、z轴和垂直于法平面的y轴；调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述z轴呈7-8度夹角；调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述x轴呈1-3度夹角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，调整所述线阵相机的扫描线的发射面与所述z轴呈7.5度夹角；调整所述激光器的发射角与所述所述z轴呈9度...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玉利，梅家华，
申请(专利权)人：中公高科养护科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11