检测公路路面平整度的摄像测量方法技术

一种检测公路路面平整度的摄像测量方法，首先将测量车置于待测路面上，在所述测量车车内一端固定安装一摄像装置，其光轴平行于车底平面，在车内另一端垂直车底平面安置２个相隔ｒ距离，且高度不同的标志杆，标志杆的顶端各设置一合作标志；所述测量车在待测路面上运行时，用所述摄像装置拍摄测量车运行过程中不同时刻的合作标志的图像；通过图像及数据处理实时获得路面高程，最后由所获得的一系列高程参数合成所述待测路面的纵断面剖面曲线。采用本方法适应了现代公路建设发展要求，满足高精度、高可靠度、高自动化程度检测的需要，在公路、机场等工程领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路建设、机场跑道等工程领域，以及数字摄影测量、数字图像处 理、计算机视觉等学科范围，进一步是指一种。
技术介绍
路面平整度主要是指在行驶过程中引起车辆振动的路面纵断面剖面曲线的波 动变化情况，获得路面平整度指标就需得到路面的高程量。其中高程指的是采样点 相对理想平面的偏差， 一般都是以测量起点所在水平面作为理想平面。如图1所示，ACDF为理想平面，ABDE为路面，ABD为路面纵断面剖面曲线，则IBq为高程。路面平整度是改进初级阶段的路面铺设、路面施工验收、城市道路路面评价 中一个重要的指标，直接决定了车辆行驶的舒适度、路面的安全性及使用状态。路 面平整度指标能为决策者提供重要的信息，使决策者能为路面的维修、养护及翻修 等作出优化决策。另一方面，路面平整度能准确地提供路面施工质量的信息和质量 评定的客观指标。在我国，路面平整度的检测一直是路面评价中的一个难点，其主要原因是路 面平整度检测仪的研发和评价理论的研究起点较低，致使我国过去自主生产的大多 数平整度仪无法直接测得国际通用的国际平整度指标IRI，同时尚未形成一套适应 国情的路面平整度评价理论体系。在路面平整度检测技术及检测仪器方面中国与发 达国家相比仍存在相当差距，影响了我国公路及城市道路建设质量管理及周期性评 价。我国交通部在上世纪九十年代制定过平整度检测规范，1998年提出采用国际 上通用的国际平整度指标IRI。但事实上，在基层部门仍很少采用国际平整度指标IR1。其主要原因是这方面的检测装备比较落后，技术和人才相对缺乏；另一方面， 进口的平整度仪器操作和检测内容有时不符合我国的实际应用要求，外文版的操作 界面增加了进口仪器的操作难度，仪器的标定和维修保养往往依赖于原产国，使用 不便，价格昂贵。在我国平整度检测技术的应用中，平整度标准差应用得较为广泛。 为获得国际平整度指标IRI，平整度检测部门常将平整度标准差转换为国际平整度 指标1RI。交通部公路科学研究所曾将平整度标准差CJ和国际平整度指标IRI进行 过相关分析，得出国际平整度指标IRI可通过平整度标准差来获得，艮P:IRI =o/0.6 (1.1)事实上，以上的转换公式只在仅有短波长的路面适用，而当路面具有中、长 波长的成份时(即路面具有小幅起伏或有斜坡时)，以上的公式不成立。在现实中， 绝大部分路面都具有小幅起伏或有斜坡，只是一般不易直观看出。只有极为平坦的 路面方能采用以上的转换公式。可以说以上的公式在应用上有较大的局限性，不宜推广应用，只是在没有其它办法获得国际平整度指标IRI的情况下，勉强使用。我国平整度仪的研制主要起始于上世纪八十年代初。当初西安、北京、上海 的市政部门和公路研究部门分别开始了连续式平整度仪(八轮仪)的研制，并于八 十年代中期开始了具体的应用。时至今日，连续式平整度仪仍有较大的应用市场， 但连续式平整度仪有其根本的局限性。由于其检测的波长限定在短波长范围(小于1.5米)，因此无法获得国际平整度指标IRI (IRI要求检测波长必须大于30米)。 连续式平整度仪所能检测的是平整度标准差，而平整度标准差所能反映的仅是短波 长的平整度。随着我国对平整度检测要求的提高，连续式平整度仪越来越不适应市 场应用。另一种响应式检测类，其主要局限是仪器须定期标定，且无法直接获得国 际平整度指标IRI。但随着国际平整度指标IRI的普及使用和交通部对IRI的要求，响应式检测仪的应用也己开始受到制约。因此，市场急需一种符合我国的实际应 用要求、操作难度小、仪器的标定和维护保养不依赖国外的直接式平整度测量仪。 近年来，以计算机技术和数字图像处理技术为核心的信息技术得到飞速发展， 数字摄像装置制造工艺水平大幅度提高，这些科技进步使得利用摄像测量方法实施 路面平整度的测量成为可能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种检测公路 路面平整度的摄像测量方法，它将摄像测量运用于公路平整度检测，系统数字化程 度高，可满足高速公路和机场跑道要求高精度、高可靠度、高自动化程度检测的需 要，从而大大提高路面平整度参数水平，以适应现代高等级公路建设发展要求。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是，所述检测公路路面平整度的车 内摄像测量方法为a. 将测量车置于待测路面上，在所述测量车车内一端固定安装一摄像装置， 其光轴平行于车底平面，在车内另一端垂直车底平面安置2个相隔r距离，且 高度不同的标志杆，两标志杆只可在垂直车底平面方向运动；标志杆的顶端各 设置一合作标志；b. 所述测量车在待测路面上运行时，用所述摄像装置拍摄测量车运行过程 中不同时刻的合作标志的图像；c. 通过图像及数据处理实时获得路面高程；进一步地，用所获得的路面高程参数合成所述待测路面的纵断面剖面曲线。其中所述路面高程参数获得的方法为 A、 S为安装在测量车标志杆上的合作标志，两标志杆平行距离固定为r，测量车在测量时速度为V米/秒，摄像装置每秒能拍摄H帧，则通过亚象素定位，由 两合作标志点分别得到采样间隔S = V/H的相对高程测量值Ak, 、 A2￡ :値、、.<formula>formula see original document page 8</formula> 其中At为摄像机测量出来的高程差 A、为路面的实际高程差 、为基准平台的变化量由测得的一系列相对高程量 . 、 A^得到一系列高程效<formula>formula see original document page 8</formula>由以上一系列采样间隔为s的高程测量值可分别得出两条曲线函数/;(s)、再在两条曲线函数乂(S)、《(S)上以间隔距离为r插值取点，得到-系列间距 为r (即两标志杆之间的距离)的离散值/z一、 /^、 :由于基准平台的变化量相同，由此有,=1 ,=1其中&为测量车运动到第n个r距离后的第一标志杆所在位置的真实高程/z2为测量车运动到第n个r距离后的第二标志杆所在位置的真实高程； 所以^即为间距为r的路面实际高程差；由于路面有倾角量为e的坡度，测量车上合作标志点p2所在位置与合作标志 点pl所在位置的相对高程A,为 A/ = r x sin <9十A, X cos 61由上述一系列间距为r的实际相对高程差~, ，求出一系列间距为r，相对基 点的绝对髙程A,，由以上可知，本专利技术为一种，它可满足 高速公路和机场跑道要求高精度、高可靠度、高自动化程度检测的需要，大大提高 了路面平整度参数水平；应用本专利技术方法时，只需测量前一次性标定好相机，使合 作标志处于摄像装置视场范围内即可，因此在实际使用中，操作简单，测量装置的 可操作性好。附图说明图1为路面剖视结构示意图2为本专利技术所述摄像测量方法原理示意图3为合作标志点样式；其中(a)为圆形，(b)为十字丝，(c)为对顶角； 图4为摄像机测量关系图5为本专利技术方法中离散数据拟合曲线示意图6为本专利技术方法中在拟合曲线上取离散点示意图7为基准平台在倾角情况下参数关系图；20 图8为车辙计算方法示意图。 具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。车内平整度检测的摄像测量装置的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测公路路面平整度的摄像测量方法，其特征是，包括如下步骤：ａ．将测量车置于待测路面上，在所述测量车车内一端固定安装一摄像装置，其光轴平行于车底平面，在车内另一端垂直车底平面安置２个相隔ｒ距离，且高度不同的标志杆，两标志杆只可在垂直车底平面方向运动；标志杆的顶端各设置一合作标志；ｂ．所述测量车在待测路面上运行时，用所述摄像装置拍摄测量车运行过程中不同时刻的合作标志的图像；ｃ．通过图像及数据处理实时获得路面高程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张小虎，于起峰，姜欣，伏思华，
申请(专利权)人：张小虎，于起峰，姜欣，伏思华，
类型：发明
国别省市：43[]