[发明专利]基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法

说明书

技术领域

本发明属于路面裂缝识别技术领域，特别涉及基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置及其识别方法。

背景技术

随着我国高速公路建设的快速发展和公路网络建设的日趋完善，公路的养护工作也越来越受到重视。公路建成之后，受车轮的反复碾压以及冰、雨、雪等各种自然因素的影响，路面会出现裂缝、凹凸等破损现象。路面裂缝是路面病害的主要形式之一，会影响行车的安全性和公路的使用寿命，路面裂缝是评估公路质量的一个重要指标。

目前对路面裂缝的检测主要包括人工检测、相机检测这两种方法。人工检测路面裂缝时需要检测人员到现场对路面裂缝的深度、长度和宽度等情况进行测量和记录，最后根据所记录的数据对裂缝进行评价。但是由于人工检测的方法数据由人工处理，所以测量结果中存在主观因素的影响，且效率低下，不能适应公路快速发展的要求。

相机检测路面裂缝时，采用相机对路面进行拍摄，以获得路面的图像数据。然后通过对图像数据进行滤波、二值化等处理后，检测出路面的裂缝。但是相机检测方法容易受到路面上的垃圾的干扰，容易将黏在路面上的脏物误识别为裂缝，从而导致识别准确率低。

发明内容

本发明的目的在于提出基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置及其识别方法。该基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置投资费用少，能够快速高效的对路面裂缝进行检测；该基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法具有识别速度快、自动化高、检测准确率高的特点。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，其特征在于，包括：脉冲计数器、工控机、车辆、固定安装在车辆的车头中心处的线激光器、从车辆的车头顶部中心处向前延伸出的平板；所述平板的一端固定在车辆的车头顶部中心处，所述平板的另一端的下方固定有面阵相机；所述线激光器的激光头朝向地面，所述线激光器的激光头与水平面的夹角在40度至80度之间，所述面阵相机的镜头垂直朝向地面；所述车辆的后轮转轴上同轴套接有增量式旋转编码器；

所述增量式旋转编码器电连接脉冲计数器的输入端，所述脉冲计数器的输出端电连接有PCI卡；所述PCI卡插接在工控机的PCI卡槽中，所述面阵相机通过Camera Link线与PCI卡相连接。PCI卡为用于采集图像的PCI卡。

本技术方案的特点和进一步改进在于：

所述线激光器为红光线激光器，所述线激光器的激光头与水平面的夹角为60度。

所述面阵相机的帧速为100fps。

技术方案二：

基于相机与线激光器的路面裂缝识别方法，基于上述基于相机与线激光器的路面裂缝识别装置，包括以下步骤：

面阵相机帧速设置：将面阵相机帧速设置为预设帧速；

激光发射：驾驶车辆在路面上匀速行驶，线激光器朝向路面发射激光，此时，在路面上形成条状光亮带；

触发信号产生：在车辆行驶的过程中，增量式旋转编码器发送脉冲信号至脉冲计数器，脉冲计数器对脉冲信号进行计数；脉冲计数器模块每隔N个脉冲信号数就向PCI卡发送一次触发信号，N为大于0的自然数；

路面图像数据采集：PCI卡收到触发信号后，向面阵相机发送控制信号，控制面阵相机对路面进行实时拍摄；面阵相机将拍摄形成的路面图像数据通过PCI卡发送至工控机中；

条状光亮带提取：当车辆停止行驶后，在工控机中，对存储的所有路面图像数据分别进行坐标转换，使所有路面图像数据从相机坐标系转换至三维世界坐标系，对坐标转换后的所有路面图像数据分别进行图像平滑处理；对进行图像平滑处理之后的所有路面图像数据分别进行二值化处理；在二值化处理后的每幅路面图像数据中，提取出条状光亮带中心线的路面图像数据；

直线拟合：对提取出的所有条状光亮带中心线的路面图像数据，分别采用最小二乘法将进行直线拟合，得到多条直线；将每条直线进行平移变换和旋转变换，使每条直线位于XOY平面上，并且使这些直线之间的排列顺序与对应的路面图像数据的采集顺序保持一致；分别计算出每条直线的平移量和旋转量；

光亮带曲线阵生成：根据每条直线的平移量和旋转量，将未进行直线拟合的所有条状光亮带中心线的路面图像数据，进行对应的平移和旋转，得到多条曲线；按照曲线的排列顺序依次选取曲线，每选取M条曲线，便将所述M条曲线记为一个曲线阵，M为大于500的自然数；