[發明專利]路面車轍三維信息檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 200710072471.3
• 申請日: 2007-07-06
• 公開（公告）號: CN101089548A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 劉宛予;謝凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03;G01B11/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種車轍檢測方法。

背景技術

路面是公路的重要組成部分，隨著公路通車里程數和重型車數量的增加，車輪輪跡在路面形成的車轍成為影響公路使用性能的主要因素之一。車轍變形產生的“溝槽效應”，引起車體傾斜、顛簸，加速了車輛的損壞。雨后車轍積水，嚴重影響車輛的可操縱性和穩定性，甚至會引發交通事故。因此，如何對車轍指標進行準確、高效的檢測和評價，一直是公路管理部門十分關注的問題。

路面車轍自動檢測技術在國際上已經取得很大進步，有多種產品問世。美國ICC、South?Dakota?DOT、澳大利亞ARRB等公司均能生產車載式車轍自動測量儀。這類儀器可對車轍進行高速、連續的測量，具有自動化程度高、操作安全、不影響交通等優點，在國外已得到廣泛應用。但這類車載式車轍自動測量儀測量時多采用分立高程測量技術，需要多個距離傳感器(常用7個傳感器，橫向漏測間隔達半米以上，即使用20多個傳感器其間隔也達15公分以上)來測量路面車轍信息，主要通過兩種方法來進行測量，一種方法是根據這多個距離傳感器測得的多個路面高程值，直接確定路面車轍參數，這種方法的缺點是很難保證測量數據的可靠性、一致性和重復性；另一種方法，利用多個距離傳感器采集得到的離散點擬合出的路面橫向輪廓曲線，根據擬合曲線來計算出車轍等參數，這種方法的缺點是由于采樣點少，擬合出的路面橫向輪廓一般與真實輪廓差別很大，測量誤差很難控制，計算得到的路面車轍參數不準確，重復性差。總的來說，這種采用分立高程測量車轍的方法，往往需要多組激光距離傳感器，誤差源多，實現復雜，采集的數據容易受到路面其他病變影響，計算得到的路面車轍參數不準確，重復性差。

我國大部分地區對車轍變形數據的獲取仍然停留在對典型斷面的抽樣測量和手工操作的水平，常用3m直尺來獲取路面橫向車轍信息。這種檢測手段落后，隨意性大，受主觀因素影響多，評價方法不準確、不科學，并且速度慢、危險性大。近年來我國部分單位也陸續開展了車轍自動測量技術的研究，并取得一定進展，如南京理工大學研制的多功能路面智能檢測車。該系統采用等高程擺動激光掃描測距法，用于對路面橫向車轍形狀和深度的精密測量。該系統以激光三角法測量為基礎，控制激光擺動的裝置結構復雜，獲取的路面橫向輪廓信息由于車速的影響，不是準確的橫向輪廓，在路面上是一條之字形的斷面，甚至是一條曲線；另外在測量過程中，還存在保持同一基準的問題。

此外，現有的路面車轍檢測技術都沒有考慮路面其他病變對數據的影響，未進行相應的處理，從而產生計算錯誤。

發明內容

本發明為了解決現有路面車轍檢測技術中的數據信息不準確，誤差源多，結構復雜，無法準確還原路面橫斷面輪廓的問題，而提出的一種路面車轍三維信息檢測方法。

本發明方法所采用的檢測裝置由處理系統2、三維結構光視覺檢測組件3組成；三維結構光視覺檢測組件3的輸出端連接在處理系統2的輸入端；三維結構光視覺檢測組件3橫向排列在車體1底部的橫截面上，三維結構光視覺檢測組件3由結構光激光器3-2和面陣CCD3-1組成，結構光激光器3-2發出的結構光條覆蓋橫向路面，面陣CCD3-1的攝像頭朝向結構光激光器3-2的下方路面4，以拍攝結構光激光器3-2投射到路面4處覆蓋橫向路面的光條圖像；處理系統2位于車體1內。

本發明的方法有以下步驟實現：

步驟一：車體1在行進中，結構光激光器3-2發出的結構光條投射到待檢測路面4上，該結構光條被路面三維信息調制后在面陣CCD3-1上成像，從而獲取路面數據信息，并根據標定確定CCD二維圖像坐標系和世界三維坐標系之間的關系，通過處理系統2計算路面光條位置的三維信息；

步驟二：在得到路面光條位置的三維信息的基礎上，采用濾波的方法，消除裂縫的影響；

步驟三：采用基于straight-edge模型的虛擬直尺算法，實現路面車轍深度、寬度、位置的指標參數計算；

步驟四：數據存儲、分析和顯示。

本發明基于結構光三維視覺檢測原理設計而成，可對路面進行全車道高速掃描，得到連續的、完全真實的橫向斷面曲線。比前現有的分立高程測量方法具有簡單、精度較高、誤差源少的優點。由于結構光三維視覺檢測的特點，可得到連續的路面橫向輪廓。并進一步輔以相應的數據處理軟件，采用中值濾波和小波變換相結合的方法，消除裂縫等路面其他病害的影響；同時基于路面車轍現場測試規程，提出了針對straight-edge模型的虛擬直尺算法，實現了路面車轍深度、位置指標參數計算。