本发明专利技术属于路面裂缝识别技术领域，公开了基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置及其识别方法。该基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，包括：脉冲计数器、工控机、车辆、固定安装在车辆的车头中心处的线激光器、从车辆的车头顶部中心处向前延伸出的平板；平板的一端的下方固定有面阵相机；线激光器的激光头与水平面的夹角在40度至80度之间，面阵相机的镜头垂直朝向地面；车辆的后轮转轴上同轴套接有增量式旋转编码器；增量式旋转编码器电连接脉冲计数器的计数端，脉冲计数器的输出端电连接PCI卡；PCI卡插接在工控机上的PCI卡槽中；面阵相机通过Camera?Link线与PCI卡电连接。
【技术实现步骤摘要】
基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法
本专利技术属于路面裂缝识别
，特别涉及基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置及其识别方法。
技术介绍
随着我国高速公路建设的快速发展和公路网络建设的日趋完善，公路的养护工作也越来越受到重视。公路建成之后，受车轮的反复碾压以及冰、雨、雪等各种自然因素的影响，路面会出现裂缝、凹凸等破损现象。路面裂缝是路面病害的主要形式之一，会影响行车的安全性和公路的使用寿命，路面裂缝是评估公路质量的一个重要指标。目前对路面裂缝的检测主要包括人工检测、相机检测这两种方法。人工检测路面裂缝时需要检测人员到现场对路面裂缝的深度、长度和宽度等情况进行测量和记录，最后根据所记录的数据对裂缝进行评价。但是由于人工检测的方法数据由人工处理，所以测量结果中存在主观因素的影响，且效率低下，不能适应公路快速发展的要求。相机检测路面裂缝时，采用相机对路面进行拍摄，以获得路面的图像数据。然后通过对图像数据进行滤波、二值化等处理后，检测出路面的裂缝。但是相机检测方法容易受到路面上的垃圾的干扰，容易将黏在路面上的脏物误识别为裂缝，从而导致识别准确率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置及其识别方法。该基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置投资费用少，能够快速高效的对路面裂缝进行检测；该基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法具有识别速度快、自动化高、检测准确率高的特点。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，其特征在于，包括：脉冲计数器、工控机、车辆、固定安装在车辆的车头中心处的线激光器、从车辆的车头顶部中心处向前延伸出的平板；所述平板的一端固定在车辆的车头顶部中心处，所述平板的另一端的下方固定有面阵相机；所述线激光器的激光头朝向地面，所述线激光器的激光头与水平面的夹角在40度至80度之间，所述面阵相机的镜头垂直朝向地面；所述车辆的后轮转轴上同轴套接有增量式旋转编码器；所述增量式旋转编码器电连接脉冲计数器的输入端，所述脉冲计数器的输出端电连接有PCI卡；所述PCI卡插接在工控机的PCI卡槽中，所述面阵相机通过CameraLink线与PCI卡相连接。PCI卡为用于采集图像的PCI卡。本技术方案的特点和进一步改进在于：所述线激光器为红光线激光器，所述线激光器的激光头与水平面的夹角为60度。所述面阵相机的帧速为100fps。技术方案二：基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法，基于上述基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，包括以下步骤：面阵相机帧速设置：将面阵相机帧速设置为预设帧速；激光发射：驾驶车辆在路面上匀速行驶，线激光器朝向路面发射激光，此时，在路面上形成条状光亮带；触发信号产生：在车辆行驶的过程中，增量式旋转编码器发送脉冲信号至脉冲计数器，脉冲计数器对脉冲信号进行计数；脉冲计数器模块每隔N个脉冲信号数就向PCI卡发送一次触发信号，N为大于0的自然数；路面图像数据采集：PCI卡收到触发信号后，向面阵相机发送控制信号，控制面阵相机对路面进行实时拍摄；面阵相机将拍摄形成的路面图像数据通过PCI卡发送至工控机中；条状光亮带提取：当车辆停止行驶后，在工控机中，对存储的所有路面图像数据分别进行坐标转换，使所有路面图像数据从相机坐标系转换至三维世界坐标系，对坐标转换后的所有路面图像数据分别进行图像平滑处理；对进行图像平滑处理之后的所有路面图像数据分别进行二值化处理；在二值化处理后的每幅路面图像数据中，提取出条状光亮带中心线的路面图像数据；直线拟合：对提取出的所有条状光亮带中心线的路面图像数据，分别采用最小二乘法将进行直线拟合，得到多条直线；将每条直线进行平移变换和旋转变换，使每条直线位于XOY平面上，并且使这些直线之间的排列顺序与对应的路面图像数据的采集顺序保持一致；分别计算出每条直线的平移量和旋转量；光亮带曲线阵生成：根据每条直线的平移量和旋转量，将未进行直线拟合的所有条状光亮带中心线的路面图像数据，进行对应的平移和旋转，得到多条曲线；按照曲线的排列顺序依次选取曲线，每选取M条曲线，便将所述M条曲线记为一个曲线阵，M为大于500的自然数；裂缝点识别：对每个曲线阵分别进行曲面拟合，得到拟合曲面；计算曲线阵中每个未进行拟合的路面图像数据点与对应拟合曲面之间的最短距离，如果所述最短距离大于设定值，则将对应的图像数据点识别为裂缝点；计算裂缝长度、宽度和深度：对所有识别出裂缝点进行聚类处理，得到若干个最小包络长方体，最小包络长方体的个数即为路面裂缝的条数，每个最小包络长方体的长度即为对应路面裂缝的长度，每个最小包络长方体的宽度即为对应路面裂缝的宽度，每个最小包络长方体的高度值即为对应路面裂缝的深度值。本技术方案的特点和进一步改进在于：在面阵相机帧速设置的过程中，通过降低面阵相机的采样像素来提高面阵相机的帧速。在车辆行驶之前，调整增量式旋转编码器和后轮转轴的传动比，使车辆每前进5mm，增量式旋转编码器便产生10个脉冲信号。在面阵相机帧速设置之后，进行面阵相机标定，然后进行激光发射；所述面阵相机标定包括以下步骤：首先制作标定板，标定板上设置标定图像，面阵相机分别拍摄不同位置的标定板，采集图像，对采集到的图像进行标定，得到相机的内参数和外参数；在条状光亮带提取的过程中，根据镜头光学成像的原理、以及相机的内参数和外参数，对存储的所有路面图像数据分别进行坐标转换，使所有路面图像数据从相机坐标系转换至三维世界坐标系。在激光发射的过程中，首先根据设定路面图像的采样距离和面阵相机的帧速，设定车辆行驶的初始速度，然后驾驶车辆在路面上按所述初始速度匀速行驶。本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，主要部件采用高速面阵相机、线激光器、增量式旋转编码器、PCI卡和工控机，具有投资费用少、设计简单、可靠性高的特点；本专利技术的基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置方法，基于上述的路面裂缝识别装置，其对路面裂缝的识别和计算主要由工控机自动完成，具有智能化高、测量精度高的特点，而且对路面裂缝的识别结果直观、可靠。附图说明图1为本专利技术的基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置的结构示意图；图2为本专利技术的基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置的电路连接示意图；图3为本专利技术的基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法的流程图；图4为本专利技术的面阵相机和线激光器工作过程示意图；图5为本专利技术的曲线阵排列示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：参照图1，为本专利技术的基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置的结构示意图。该基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置包括车辆7，车辆7用于固定面阵相机(高速面阵相机)、线激光器等。在车辆7车头顶部中心处安装有向前延伸的平板8，平板8的一端固定在车辆7的车头顶部中心处，平板8的另一端的下方通过螺栓固定有面阵相机1。平板8的长度(在车辆前进方向上的长度)可以根据需要进行设定，例如，平板8的长度在20cm至80cm之间。面阵相机1的镜头垂直朝向路面。线激光器2(用于发出线状激光光束的激光器)用螺栓固定在车辆7的车头中心处，采用倾斜安装方式，线激光器2的激光头朝向地面，激光头与水平面的夹角在40度至80度之间，优选地，激光头与水平本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，其特征在于，包括：脉冲计数器（4）、工控机（5）、车辆（7）、固定安装在车辆（7）的车头中心处的线激光器（2）、从车辆（7）的车头顶部中心处向前延伸出的平板（8）；所述平板的（8）一端固定在车辆（7）的车头顶部中心处，所述平板（8）的另一端的下方固定有面阵相机（1）；所述线激光器（2）的激光头朝向地面，所述线激光器（2）的激光头与水平面的夹角在40度至80度之间，所述面阵相机（1）的镜头垂直朝向地面；所述车辆（7）的后轮转轴上同轴套接有增量式旋转编码器（3）；所述增量式旋转编码器（3）电连接脉冲计数器（4）的输入端，所述脉冲计数器的输出端电连接有PCI卡；所述PCI卡插接在工控机（5）的PCI卡槽中；所述面阵相机（1）通过Camera?Link线与PCI卡连接。
【技术特征摘要】
1.基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法，使用基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，所述基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置包括：脉冲计数器(4)、工控机(5)、车辆(7)、固定安装在车辆(7)的车头中心处的线激光器(2)、从车辆(7)的车头顶部中心处向前延伸出的平板(8)；所述平板(8)的一端固定在车辆(7)的车头顶部中心处，所述平板(8)的另一端的下方固定有面阵相机(1)；所述线激光器(2)的激光头朝向地面，所述线激光器(2)的激光头与水平面的夹角在40度至80度之间，所述面阵相机(1)的镜头垂直朝向地面；所述车辆(7)的后轮转轴上同轴套接有增量式旋转编码器(3)；所述增量式旋转编码器(3)电连接脉冲计数器(4)的输入端，所述脉冲计数器的输出端电连接有PCI卡；所述PCI卡插接在工控机(5)的PCI卡槽中；所述面阵相机(1)通过CameraLink线与PCI卡连接；其特征在于，所述基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法，包括以下步骤：面阵相机帧速设置：将面阵相机帧速设置为预设帧速；激光发射：驾驶车辆在路面上匀速行驶，线激光器朝向路面发射激光，此时，在路面上形成条状光亮带；触发信号产生：在车辆行驶的过程中，增量式旋转编码器发送脉冲信号至脉冲计数器，脉冲计数器对脉冲信号进行计数；脉冲计数器模块每隔N个脉冲信号数就向PCI卡发送一次触发信号，N为大于0的自然数；路面图像数据采集：PCI卡收到触发信号后，向面阵相机发送控制信号，控制面阵相机对路面进行实时拍摄；面阵相机将拍摄形成的路面图像数据通过PCI卡发送至工控机中；条状光亮带提取：当车辆停止行驶后，在工控机中，对存储的所有路面图像数据分别进行坐标转换，使所有路面图像数据从相机坐标系转换至三维世界坐标系，对坐标转换后的所有路面图像数据分别进行图像平滑处理；对进行图像平滑处理之后的所有路面图像数据分别进行二值化处理；在二值化处理后的每幅路面图像数据中，提取出条状光亮带中心线的路面图像数据；直线拟合：对提取出的所有条状光亮带中心线的路面图像数据，分别采用最小二乘法进行直线拟合，得到多条直线；将每条直线进行平移变换和旋转变换，使每条直线...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈生客，韩毅，毛鹏，宁兰，
申请(专利权)人：上海嘉珏实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。