【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下物体定位，尤其涉及一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置及方法。
技术介绍
1、随着地下空间的充分利用，地下工程施工越来越频繁，如地铁建设、地下管廊建设、地下商业空间建设和防空工程建设等，这些地下施工经常致使城市道路下方土壤扰动和地下水变化等，从而引起道路塌陷，其引起的灾害给生命和财产带来无可估量的损失，因此必须采用高科技无损探测技术对其进行定期的探测，及时发现地下空洞、水囊和不良地质体。
2、探地雷达技术是道路地下隐蔽缺陷最主要的无损快速探测技术，其利用车辆拖曳探地雷达天线沿道路采集数据进行高分辨率探测，取得了许多喜人的成果。探地雷达探测数据采集过程中，其天线的精准定位对准确发现地下隐蔽体是关键环节，以往的定位技术主要包括探地雷达天线搭载gps和测距轮定位等，对于以时速20～30km移动的天线gps精准定位误差大于1m，特别是在电磁干扰较严重的城市市区，误差会更加增大。测距轮定位简单直接易于实现，但是由于道路车况的复杂，无法保证探地雷达牵引车的直线行驶，经常会蛇形行进，造成测距轮测量的距离和直线距离差距较大，尤其会积累误差，从而造成误差逐渐加大。
3、可知，上述测距定位方法无法满足地下异常精准定位的要求，造成后期的钻孔验证布孔位置不准或是防灾处理无法正常展开。
技术实现思路
1、为解决雷达车在行驶时非直线运动导致被探测物体实际位置与记录位置存在偏差的问题，本专利技术提供一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置及方法，通过四目视觉模块
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，包括置于雷达车上的四目视觉采集模块、雷达探测模块、六轴惯性测量模块、gps校时模块、微控制模块和电源管理模块，四目视觉采集模块、雷达探测模块、六轴惯性测量模块和gps校时模块均与微控制模块相连；
3、其中，四目视觉采集模块，用于采集目标物体的四目视觉图像；
4、雷达探测模块，用于采集被探测物体的地下位置信息；
5、六轴惯性测量模块，用于采集雷达车的行驶信息；
6、gps校时模块，用于同步雷达探测模块和四目视觉采集模块的采集时间，并采集雷达车的位置信息；
7、微控制模块，用于基于目标物体的四目视觉图像、被探测物体的地下位置信息、雷达车的位置信息以及雷达车的行驶信息，利用加权平均的融合方法，获取被探测物体在路面上的位置关系。
8、优选的，四目视觉采集模块包括置于同一平面上的四个单目相机。
9、优选的，行驶信息包括雷达车的姿态与加速度数据。
10、优选的，微控制模块经通讯模块与服务器相通讯，且通讯模块上搭载有mqtt协议。
11、基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，包括以下步骤：
12、s1、参数标定：
13、采用张正有标定法获取四目视觉采集模块的每个单目相机的内部参数、畸变参数和外部参数，并进行相机校准；
14、s2、同步信息时间：
15、利用gps校时模块，基于后同步的秒脉冲时钟的同步方式，同步雷达探测模块与四目视觉采集模块的采集时间；
16、s3、信息采集：
17、在雷达探测模块采集的被探测物体的地下位置信息中搜索地下被探测物体被采集时的时间点，并提取出同一时间点的目标物体的四目视觉图像，修复畸变；
18、同时，利用六轴惯性测量模块采集雷达车的行驶信息；
19、s4、位置估计：
20、基于四目视觉图像、被探测物体的地下位置信息以及雷达车的行驶信息，利用加权平均的融合方法，获取目标物体与雷达车的相对位置关系，再利用雷达车的位置信息，得到被探测物体在路面上的位置信息。
21、优选的，步骤s4具体包括以下步骤：
22、s41、立体匹配：
23、对四目视觉采集模块的四个单目相机分别获取的四个视觉图像，分别提取特征点进行立体匹配，而后利用每两个视觉图像计算出视觉差，结合每个单目相机的内部参数与外部参数，将单目相机坐标系转化三维坐标系，生成并合并每组视觉图像的三维点云数据，得到稠密的三维点云；
24、s42、获取目标物体在每个单目相机中的像素坐标，并将每个单目相机中的像素坐标转化为每两个单目相机之间的三维坐标，获得的六个三维坐标；
25、s43、将获得的六个三维坐标、稠密的三维点云、雷达车的位置信息和雷达车的行驶信息进行加权平均，得到目标物体与雷达车的相对位置关系，从而雷达车的现实坐标；
26、其中加权平均计算公式如下：
27、
28、式中，xavg为加权平均后的结果，wi为第i个数据源的权重，xi为第i个数据源的数据，n为数据源的数量；
29、s44、通过先验或后续实地测量目标物体实际位置信息，结合雷达车在检测到地下探测物体时与目标物体的相对位置关系，得到被探测物体在路面的位置信息。
30、优选的，在步骤s41中，首先在雷达探测模块采集的数据中搜索被探测物体的地下位置信息，记录探测时间；并在四目视觉采集模块采集的数据中搜索同一时间的四目视觉图像；
31、而后利用四目视觉图像中每两个视角获得的六个交叉面；
32、最后基于六个交叉面，通过之前获取的每个单目相机的内部参数与外部参数进行立体匹配，获取视差图与深度信息。
33、优选的，在步骤s42中，首先使用手动感兴趣区域方法减少四目视觉采集模块的处理区域，再使用深度学习或模板匹配的方式获取地下目标物体在每个单目相机中的像素坐标。
34、优选的，使用faster-rcnn的深度学习或者灰度模板匹配的方式获取目标物体在每个单目相机中的像素坐标。
35、优选的，将获取的像素坐标通过立体匹配的结果，得到目标物体在每两个视角的六个交叉面之间的六个三维坐标。
36、本专利技术具有以下有益效果：
37、1、更高的精度和鲁棒性：四目视觉采集模块具有更多的信息，因此在立体匹配过程中可以更准确地找到对应点，提高测量距离的深度，同时对于纹理缺失、光照影响等具有更强的鲁棒性；
38、2、更强的深度感知：使用了更多的视觉点以提供更多的深度信息，从而提高对场景深度结构的理解，在处理如道路等可能存在遮挡的复杂三维环境下更具优势；
39、3、提供了基于后同步的秒脉冲时钟同步方式，统一了雷达数据与四目视觉数据的时间。
40、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：包括置于雷达车上的四目视觉采集模块、雷达探测模块、六轴惯性测量模块、GPS校时模块、微控制模块和电源管理模块，四目视觉采集模块、雷达探测模块、六轴惯性测量模块和GPS校时模块均与微控制模块相连；
2.根据权利要求1所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：四目视觉采集模块包括置于同一平面上的四个单目相机。
3.根据权利要求1所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：行驶信息包括雷达车的姿态与加速度数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：微控制模块经通讯模块与服务器相通讯，且通讯模块上搭载有MQTT协议。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：步骤S4具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于四目影
8.根据权利要求6所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：在步骤S42中，首先使用手动感兴趣区域方法减少四目视觉采集模块的处理区域，再使用深度学习或模板匹配的方式获取地下目标物体在每个单目相机中的像素坐标。
9.根据权利要求8所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：使用Faster-RCNN的深度学习或者灰度模板匹配的方式获取目标物体在每个单目相机中的像素坐标。
10.根据权利要求9所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：将获取的像素坐标通过立体匹配的结果，得到目标物体在每两个视角的六个交叉面之间的六个三维坐标。
...【技术特征摘要】
1.一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：包括置于雷达车上的四目视觉采集模块、雷达探测模块、六轴惯性测量模块、gps校时模块、微控制模块和电源管理模块，四目视觉采集模块、雷达探测模块、六轴惯性测量模块和gps校时模块均与微控制模块相连；
2.根据权利要求1所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：四目视觉采集模块包括置于同一平面上的四个单目相机。
3.根据权利要求1所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：行驶信息包括雷达车的姿态与加速度数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置，其特征在于：微控制模块经通讯模块与服务器相通讯，且通讯模块上搭载有mqtt协议。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于四目影像探地雷达的精准探测定位装置的方法，其特征在于：...
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