[實用新型]利用數(shù)字圖像獲取路面三維構(gòu)造的裝置

有效

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• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN202676140U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉亞敏;韓森;劉延強;徐鷗明;趙晶;邵鵬康;陳杰;常嶸;武濤
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于工程檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種結(jié)合物理光學原理和數(shù)字圖像處理技術(shù)對道路表面構(gòu)造進行三維恢復以評價其紋理特征的裝置。

背景技術(shù)

路面構(gòu)造深度是路面檢測的一項重要內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，用于評價路面抗滑性能的指標主要有平均構(gòu)造深度（MTD）、平均斷面深度（MPD）以及摩擦系數(shù)（f）。

平均構(gòu)造深度（MTD）最常見的是采用鋪砂法進行測試并通過計算得到相應(yīng)指標，計算前通常需要先利用鋪砂法確定閾值，應(yīng)用較為不便，且該方法實施起來費時費力、效率低下、測試結(jié)果受人為因素影響很大，另外測試時需要封閉車道，影響交通通行能力。

平均斷面深度（MPD）可通過激光斷面儀進行快速測定，測試結(jié)果較鋪砂法精確很多，但設(shè)備比較昂貴，且MPD值是通過路面斷面輪廓線計算得到，以線代面，是一種二維指標，評價較為片面，不能完整、準確的反映路面真實情況，尤其是對高度指標，有很大局限性。

摩擦系數(shù)較多的是采用擺式摩擦儀（BPT）進行測量，該方法精度較低，擺值易受灑水量和橡膠塊硬度的影響，數(shù)據(jù)獲得難度大，存在很多弊端。

平均構(gòu)造深度和平均斷面深度都是從宏觀的角度來表征路面的抗滑能力，摩擦系數(shù)則是從微觀出發(fā)評價路面抗滑性能的優(yōu)劣。

由于傳統(tǒng)的路面構(gòu)造測試技術(shù)都存在一定的缺點，不能直觀、準確、完整的表征路面三維紋理構(gòu)造情況，隨著科技的迅猛發(fā)展，高精度微測和計算機技術(shù)的進步，國內(nèi)外的許多專家對此進行了深入的創(chuàng)新研究，提出了一些全新的路面紋理構(gòu)造檢測技術(shù)。

灰度圖像法：國內(nèi)最早是華南理工大學的王端宜教授提出將數(shù)字圖像應(yīng)用于路面構(gòu)造深度檢測中。該方法主要通過圖像上各區(qū)域明暗變化來判斷目標物的高低起伏情況。灰度圖像法能夠通過單張圖像快速、簡單的恢復路面的三維形貌，效率高、不污染路面、操作簡單，但它沒有考慮到路面色彩和光照條件的影響，造成圖像信息的大量缺失，圖像合成效果也差，評價結(jié)果精確度較低。

近些年來，國外也有專家提出采用四源立體光度技術(shù)對路面的斷面構(gòu)造深度進行檢測。即將四個光源分布在不同的方向照射路面，拍攝路面圖像，恢復其高度值，并在所得路面三維圖像上提取斷面輪廓線，計算MPD值。該方法在恢復路面結(jié)構(gòu)的時候能夠兼顧橫向和縱向的斷面深度情況，因而能夠較為全面的表征路面紋理構(gòu)造特征，但重建圖像仍然以灰度圖像的形式進行處理，信息損失量大，圖像合成效果比較差，易造成路面形貌失真，評價結(jié)果精度低。

反射式光纖傳感法：光纖傳感技術(shù)是一種以光的全反射現(xiàn)象為理論基礎(chǔ)，以光波作為載體來對被測物的信號進行傳輸和感知的一種新型技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、非接觸式測量、可實現(xiàn)遠距離信號傳送等優(yōu)點，哈爾濱工業(yè)大學的陳國明用該方法對集料的表面紋理進行了檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)集料表面色彩的不均勻性會造成紋理測試結(jié)果發(fā)生很大偏差。之后在集料表面鍍上一層真空鋁膜，方可得到較為準確的集料紋理結(jié)構(gòu)，這使得該方法的實用性受到很大限制。

可以看出傳統(tǒng)的測試技術(shù)多為路面宏觀構(gòu)造的檢測，路面微觀構(gòu)造的評價指標存在很大的缺失，也有人提出用粗糙度參數(shù)Ra來表征路面細結(jié)構(gòu)，使用激光輪廓儀掃描來獲取路表輪廓曲線，在輪廓曲線上通過計算微觀紋理的高度相對于其高度中線的離散程度提取計算Ra，這在一定程度上反映了路面微觀構(gòu)造，然而路面紋理在幾何學上呈現(xiàn)出錯綜復雜的狀態(tài)，具有不均一性，很難將細觀構(gòu)造從中單獨的提取出來，且Ra的數(shù)量級比較小，這使得其計算結(jié)構(gòu)受到路面宏觀構(gòu)造的較大影響。也有人利用數(shù)字圖像表征路表面構(gòu)造方面的研究，但是其多為通過獲取灰色圖像，對集料幾何特性和混合料表面構(gòu)造特性進行二維參數(shù)表征，這樣容易存在誤差大，精確度不高的問題。

因此提出一種檢測快速、精度高，且能夠同時兼顧路面宏觀構(gòu)造和微觀形貌的三維測試方法是非常必要的。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的一個技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中路面構(gòu)造檢測技術(shù)的缺陷，提供了一種能夠全面、精確地利用數(shù)字圖像獲取路面三維構(gòu)造的裝置。

本實用新型解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：利用數(shù)字圖像獲取路面三維構(gòu)造的裝置，包括底盤，在底盤上設(shè)置有固定支架，在固定支架的外部設(shè)置活動套筒，活動套筒的上端延伸至固定支架的頂端，在底盤上沿固定支架一側(cè)還設(shè)置螺旋桿，螺旋桿的頂端穿過活動套筒延伸至活動套筒的頂部與調(diào)節(jié)螺旋嚙合，在活動套筒的中段設(shè)置有與螺旋桿嚙合且可隨著螺旋桿旋轉(zhuǎn)而上下活動的托盤，在托盤上設(shè)置有照相單元和分布在照相單元外圍的三色光源，照相單元通過導線與計算機處理單元聯(lián)接，三色光源通過導線與恒流器聯(lián)接。