[發(fā)明專利]基于二維圖像和深度信息的路面信息提取裝置及使用該裝置實現(xiàn)路面裂紋信息的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210213385.0
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102706880A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉宛予;黃建平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01B11/00;G01B11/02;G01B11/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發(fā)明涉及路面信息檢測技術。具體涉及對路面裂縫信息的檢測技術。?

背景技術

截至2008年底，中國公路通車總里程達到373.02萬公里，高速公路里程達60302公里。根據(jù)國家“十一五”發(fā)展規(guī)劃到2020年，我國高速公路通車里程將達到10萬公里。隨著我國公路建設的不斷發(fā)展，尤其是高等級公路和高速公路網(wǎng)絡的日益完善，公路養(yǎng)護管理已成為我國公路建設領域的重要任務。全面深入的了解路面使用性能是科學制定養(yǎng)護計劃的重要基礎。由于惡劣氣候的破壞、過渡頻繁的使用以及公路老化等原因導致路面上出現(xiàn)裂縫，裂縫是絕大部分病害的早期形式。路面裂縫的出現(xiàn)嚴重的影響了路面質量，影響了行車安全和公路的使用壽命。因此及時發(fā)現(xiàn)裂縫并進行修補，避免由于路面裂縫的進一步發(fā)展造成的嚴重影響具有重要的現(xiàn)實意義。?

國內外相關領域的學者一直致力于路面裂縫自動檢測相關技術的研究，但大部分的研究工作都只是在測量環(huán)境好、路面病害簡單且特征明顯的情況下，缺乏真正實用、行之有效的自動檢測方法。?

傳統(tǒng)的人工檢測方法，因其耗時費力、不精確、危險、測量結果不一致、影響正常交通等缺點，愈來愈不能適應公路發(fā)展的要求。?

目前世界上大部分路面裂縫檢測系統(tǒng)均采用基于灰度信息的二維圖像處理技術，由于路面的多紋理性、多目標性、裂縫的弱信號性、圖像光強的多變性以及裂縫上灰度的多變性等特點，純路面裂縫圖像采集系統(tǒng)很難將路面油污、輪胎痕跡、黑斑，樹木陰影，光照不均等與路面實際裂縫相區(qū)分，檢測效果一直不理想。?

近年來，少數(shù)研究機構或企業(yè)進行了路面裂縫三維檢測技術的探索，如加利福尼亞的Phoenix?Scientific公司采用激光雷達測試技術檢測路面三維信息。該系統(tǒng)通過測量激光到反射器的反射時間，沿著車輛行駛方向縱向移動建立路面三維模型。但是該系統(tǒng)只能給出裂縫的位置和嚴重程度，不能夠給出裂縫更加詳細的信息；加拿大G.I.E公司開發(fā)的路表三維激光可視化系統(tǒng)，其核心技術為BIRIS激光傳感器，CCD檢測由路面反射激光的光度數(shù)據(jù)，用以分析路面三維信息。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)多特征提取，處理快速等優(yōu)點，但仍然存在價格昂貴、成像解析度不高等問題。加拿大INO公司發(fā)展了激光裂縫測量系統(tǒng)LCMS?（Laser?Crack?Measurement?System），該系統(tǒng)采用兩個高能量線激光器和TDI線掃描相機獲取路面信息，進行路面裂縫檢測?；谌S檢測技術的路面裂縫檢測方法，雖然一定程度上解決了二維圖像裂縫檢測法存在的陰影、油污、不均勻光照等干擾測量結果的問題，然而，理論分析和實驗表明，當路面裂縫無明顯高度變化如被沙土填充時，獲得的三維信息將不能反映路面裂縫情況。此外，由于三維檢測技術存在的盲目性和不確定性，在對路面采樣信息不足的情況下容易產(chǎn)生誤檢，即將非裂縫信息檢測為裂縫信息；同時，雖然通過該方法也能獲得路面的二維灰度信息，然而得到的二維圖像質量不高。?

基于雙目視覺的立體視覺技術由于系統(tǒng)均勻照明、同名點匹配以及標定等因素的影響，使得立體視覺在路面檢測中的應用未達到期望的檢測精度和速度。?

由于路面情況復雜，噪聲、紋理等大量外界干擾因素的存在，單純依靠二維或者三維技術難以實現(xiàn)路面病害尤其是裂縫檢測的高識別率和低誤判率，系統(tǒng)精度低，不確定性大，而且難以實現(xiàn)路面三維形貌的重建。?

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的路面檢測技術單純依靠二維灰度圖像信息或者單純三維深度信息進行裂縫檢測存在的誤判率高、識別率低的問題，而提出一種基于二維圖像和深度信息的路面信息提取裝置及使用該裝置實現(xiàn)路面裂紋信息的檢測方法。?

本發(fā)明所述的基于二維圖像和深度信息的路面信息提取裝置包括路面深度信息采集組件、二維圖像采集組件和觸發(fā)控制模塊；路面深度信息采集組件固定在車體底部，路面深度信息采集組件由結構光激光器和面陣相機組成，結構光激光器發(fā)出的結構光條投射到路面上，二維圖像采集組件采用線陣相機實現(xiàn)，觸發(fā)控制模塊用于采集車輛行駛的速度信息，并根據(jù)所述速度信息輸出觸發(fā)信號同時給面陣相機和線陣相機，面陣相機用于在觸發(fā)信號的控制下采集結構光激光器在路面上的投影區(qū)域的光條圖像信息；二維圖像采集組件固定在車體底部，與三維結構光組件并排排列，所述線陣相機與結構光激光器固定在一起，用于在觸發(fā)信號的控制下采集結構光激光器在路面上的投影區(qū)域的圖像信息。?

上述路面信息提取裝置中，路面深度信息采集組件和二維圖像采集組件可以放置在車體底部的前部、中部或后部，可以根據(jù)具體的車況來定。?