[發明專利]一種公路路面平整度的攝像測量系統及方法

有效

• 申請號: 201010197706.3
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101881000A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 于起峰;伏思華;胡浩軍;姜廣文
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: E01C23/01
• 分類號: E01C23/01;H04N17/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及近景攝影測量、數字圖像處理、計算機視覺以及公路工程等領域，進一步是指一種公路路面平整度的攝像測量系統及方法。

背景技術

公路路面平整度是路面評價及路面施工驗收中的一個重要指標。平整度直接反映了車輛行駛的舒適度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的檢測能為決策者提供重要的信息，使決策者能為路面的維修、養護及翻修等作出優化決策。另一方面，路面平整度的檢測能準確地提供路面施工質量的信息，為路面施工提供一個質量評定的客觀指標。

目前，路面平整度的檢測設備分為斷面類及反應類兩大類，斷面類檢測設備是測定路面表面凸凹情況的一種儀器，如最常用的3m直尺及連續式平整度儀。國際平整度指數(IRI)便是以此為基準建立的，這是平整度最基本的指標。反應類檢測設備是測定由于路面凹凸不平引起車輛顛簸的情況，這是司機和乘客直接感受到的平整度指標。因此，它實際上是舒適性能指標。最常用的是車載式顛簸累積儀?，F已有更新的自動測試設備，如縱斷面分析儀、路面平整度數據采集系統測定車等。

自1917年美國聯邦公路局使用第一種專用儀器測量路面的平整度以來，國外便開始了公路路面平整度檢測設備的研究，至今已積累了許多較為成熟的技術。早期研制的公路路面平整度檢測設備如：美國的GMR斷面儀、英國TRRL改進研制的VBI顛簸累積儀、澳大利亞的NAA?SRA平整度儀等，已廣泛應用于路面的檢測、公路施工工程的質量評價及日常養護管理中。但是，這些檢測設備均需要將傳感器附著于待測道路表面，因此檢測時不但影響路面原有狀態，限制了測量精度、測量效率和檢測設備的移動速度，而且還增大了操作者的勞動強度和測量輪的耐磨性能要求。近年來，隨著激光、超聲波、GPS衛星定位及雷達等高科技先進技術在全世界范圍內的推廣應用，非接觸式公路路面平整度檢測設備應運而生。它主要以激光、超聲波、雷達等作為檢測手段，通過獲取公路路面的反饋信息進行公路路面平整度的測量。

總的來說，目前公路路面平整度檢測設備主要受傳感器的個數、類型和檢測方式的限制，存在著設備成本較高、測量速度較慢、測量精度較低等問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明旨在提供一種公路路面平整度的攝像測量系統及方法，能夠在保證測量精度和測量效率的前提下，很好的控制測量成本。

為實現上述發明目的，本發明具體采用的基本技術方案是：一種公路路面平整度的攝像測量系統，包括安裝有攝像測量裝置的主車和設置有靶標的靶車；靶車上安裝有里程編碼器和無線數據收發模塊；主車上的攝像測量裝置包括可調節攝像機安置平臺，安裝在可調節攝像機安置平臺上的攝像機、工控機和無線數據收發模塊，所述攝像機的信號輸出端和所述靶車上的里程編碼器均通過無線數據收發模塊接入工控機的信號輸入端。

所述靶標與靶車活動聯接，所述靶標上部固定有人工合作標志，底部設有與路面直接接觸的輪子。

進一步的，至少有一個靶標上設置有兩個或兩個以上的人工合作標志。

進一步的，所述人工合作標識采用的是紅外發光標志。

根據實施例得出的優選方案，作為所述攝像機采用的是工業攝像機，且該工業攝像機帶有電動鏡頭。所述電動鏡頭具體為電動三可變鏡頭。所述可調節攝像機安置平臺為攝像機云臺。

本發明還提出一種與上述公路路面平整度的攝像測量系統相應的攝像測量方法，包括如下具體步驟：

1)將安裝有攝像測量裝置的主車與設有人工合作標志的靶車分別放于待測路面上，且將所述攝像測量裝置的攝像機對準人工合作標志；

2)靶車靜止時，攝像機采集一幀圖像，利用亞像素定位方法對該幀圖像中所有人工合作標志的中心定位，以此作為每一個人工合作標志的初始位置；

3)按預定速度推動靶車向主車運動，實時采集人工合作標志運動的序列圖像，并對人工合作標志進行定位，得到每幀圖像中人工合作標志的中心坐標，將得到的中心坐標與步驟1中采集得到的人工合作標志在第一幀圖像中的中心坐標相比較，得出每一個人工合作標志在運動過程中相對于初始位置的像素值偏移量，該像素值偏移量即為該點由于公路不平而離開基準平面的像素值偏移量；

4)根據上述得到的像素值偏移量，依照像素值偏移量與實際物理長度偏移量的對應關系K，得出實際的物理長度偏移量；

5)利用步驟4求出的物理長度偏移量數據，按照國際平整度指數IRI的定義求出待測路面的IRI，或再由IRI進一步通過公式：σ＝0.5926IRI+0.013，求出待測路面的標準差σ。