[發(fā)明專(zhuān)利]基于雙目視覺(jué)的全景路面多性能指標(biāo)計(jì)算方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310052003.9
• 申請(qǐng)日: 2023-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115797338B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李家樂(lè);王雪菲;劉濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/62;G06T7/73;G06T5/00;G06T17/00
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長(zhǎng)杰

1.一種基于雙目視覺(jué)的全景路面多性能指標(biāo)計(jì)算方法，其特征在于，所述計(jì)算方法包括以下內(nèi)容：

獲得雙目相機(jī)及測(cè)試車(chē)輛采集路面圖像時(shí)的采集參數(shù)；

獲得路面圖像的校準(zhǔn)后的路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)校準(zhǔn)后的路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向、橫向和網(wǎng)格分析，得到待測(cè)路面的路面點(diǎn)云縱向分布、橫向輪廓和區(qū)域構(gòu)造深度；

通過(guò)點(diǎn)云縱向分布和區(qū)域構(gòu)造深度計(jì)算路面的IRI和路面磨耗指數(shù)PWI；利用橫向輪廓獲得車(chē)轍深度指數(shù)RDI；

所述計(jì)算方法的具體過(guò)程是：

(1)采集雙目相機(jī)在不同相機(jī)安裝高度、不同采集幀率和分辨率下時(shí)動(dòng)態(tài)車(chē)速的路面圖像，同時(shí)使用速度采集設(shè)備，以秒為單位記錄速度信息；將GPS安裝在雙目相機(jī)的左右兩個(gè)鏡頭之間，采集三維重建后的點(diǎn)云中心坐標(biāo)；GPS、雙目相機(jī)和速度采集設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)和結(jié)束；分析雙目相機(jī)在不同相機(jī)安裝高度、不同采集幀率和不同分辨率、不同車(chē)速時(shí)的抽幀數(shù)，并擬合抽幀函數(shù)，得到綜合的動(dòng)態(tài)抽幀規(guī)律，保證在相機(jī)安裝高度、采集幀率、分辨率、車(chē)輛行駛速度變化時(shí)能確定抽幀數(shù)；

(2)根據(jù)雙目三維重建原理得到路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)降采樣、濾波去除離群點(diǎn)、平面擬合、旋轉(zhuǎn)、平移操作實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云預(yù)處理，得到校準(zhǔn)后的路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)；校準(zhǔn)后的點(diǎn)云中心三維坐標(biāo)為坐標(biāo)原點(diǎn)，車(chē)輛前進(jìn)方向?yàn)閅軸正方向，指向雙目相機(jī)鏡頭平面為Z軸正方向，垂直于Y軸且垂直Z軸的方向?yàn)閄方向，X方向?yàn)闄M向，Y方向?yàn)榭v向；

(3)使用相同采集參數(shù)的雙目相機(jī)對(duì)基準(zhǔn)平面進(jìn)行雙目圖像采集，通過(guò)雙目三維重建得到點(diǎn)云，獲得校準(zhǔn)后的基準(zhǔn)平面點(diǎn)云，以單位長(zhǎng)度進(jìn)行點(diǎn)云縱向分割，計(jì)算每個(gè)縱向單位點(diǎn)云的平整度并取平均值作為基準(zhǔn)IRI；對(duì)校準(zhǔn)后左右路輪跡范圍的點(diǎn)云同樣以單位長(zhǎng)度進(jìn)行點(diǎn)云縱向分割，分別對(duì)左右輪跡的平整度進(jìn)行計(jì)算，并于減去基準(zhǔn)IRI進(jìn)行修正，取左右輪跡修正后的平整度值最大的為待測(cè)路段的國(guó)際平整度指數(shù)IRI；

(4)對(duì)校準(zhǔn)后的路面點(diǎn)云數(shù)據(jù)以單位長(zhǎng)度進(jìn)行點(diǎn)云橫向分割，在每個(gè)橫向單位點(diǎn)云中以X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)繪制二維散點(diǎn)圖，對(duì)散點(diǎn)圖添加趨勢(shì)線(xiàn)；對(duì)趨勢(shì)線(xiàn)進(jìn)行濾波和平滑處理，計(jì)算趨勢(shì)線(xiàn)的極值，當(dāng)與端點(diǎn)相鄰的極值點(diǎn)是極大值點(diǎn)時(shí)，則端點(diǎn)忽略不計(jì)，若與端點(diǎn)相鄰的極值點(diǎn)是極小值點(diǎn)時(shí)，則將端點(diǎn)認(rèn)為為極大值點(diǎn)；根據(jù)相鄰極大值點(diǎn)之間的波谷寬度和兩極大值點(diǎn)之間的波谷深度值判斷車(chē)轍波谷，含有一個(gè)車(chē)轍波谷的為U型車(chē)轍，含有兩個(gè)車(chē)轍波谷的為W型車(chē)轍；

按照車(chē)轍波谷兩側(cè)的極大值點(diǎn)分割點(diǎn)云，將所有橫向單位分割點(diǎn)云組合得到完整車(chē)轍；U型車(chē)轍波谷極小值點(diǎn)到車(chē)轍波谷兩側(cè)兩極大值點(diǎn)連線(xiàn)的垂線(xiàn)距離的最大值為車(chē)轍深度，W型車(chē)轍兩個(gè)車(chē)轍波谷的極小值點(diǎn)到車(chē)轍波谷兩側(cè)兩極大值點(diǎn)連線(xiàn)的垂線(xiàn)距離的最大值為車(chē)轍深度，根據(jù)車(chē)轍深度計(jì)算RDI指標(biāo)，車(chē)轍在XOY平面的投影為車(chē)轍面積；根據(jù)車(chē)轍點(diǎn)云中點(diǎn)的數(shù)量和車(chē)轍總面積計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的面積，結(jié)合每個(gè)點(diǎn)到車(chē)轍波谷兩側(cè)兩極大值點(diǎn)連線(xiàn)的垂線(xiàn)距離計(jì)算車(chē)轍體積；

(5)使用相同采集參數(shù)的雙目相機(jī)采集無(wú)磨損路面點(diǎn)云，經(jīng)過(guò)點(diǎn)云預(yù)處理后獲得校準(zhǔn)后的磨耗基準(zhǔn)平面點(diǎn)云，將校準(zhǔn)后的磨耗基準(zhǔn)平面點(diǎn)云分割成100mm*100mm的網(wǎng)格區(qū)域，選取每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的Z坐標(biāo)最大的三個(gè)點(diǎn)構(gòu)造頂面，計(jì)算區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)到頂面的距離并求和，獲得每個(gè)網(wǎng)格單元的區(qū)域構(gòu)造深度，將所有網(wǎng)格單元區(qū)域構(gòu)造深度取平均值，獲得路面構(gòu)造深度基準(zhǔn)值MPD_C，同樣將待測(cè)路面上的左右輪跡范圍的校準(zhǔn)后的路面點(diǎn)云分割成100mm*100mm的網(wǎng)格區(qū)域，采取相同的方式計(jì)算左右輪跡的路面構(gòu)造深度；利用左、右輪跡的路面構(gòu)造深度計(jì)算路面磨耗指數(shù)PWI。