一種基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及道路檢測(cè)領(lǐng)域與圖像處理領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于雙目視覺(jué)利用圖像 處理算法測(cè)量路面坑槽的位置、面積、深度信息的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了車輛數(shù)量的增加，隨著路面日積月累的磨損，坑槽的出 現(xiàn)不可避免，因此路面坑槽的檢測(cè)對(duì)于車輛行駛的重要性不言而喻?？硬蹤z測(cè)是路面質(zhì)量 檢測(cè)中的重要部分，數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展讓傳統(tǒng)的路面檢測(cè)工作變得更加智能化、更 加機(jī)械化。
[0003] 然而路面坑槽是一種特殊的路面破損形態(tài)，傳統(tǒng)的路面測(cè)量方法，如顛鑛累計(jì)儀、 激光測(cè)距儀等都只能獲得路面縱剖面的曲線，無(wú)法定位路面坑槽的位置，更不能獲得其空 間信息?；趥鹘y(tǒng)邊緣檢測(cè)算法的路面圖像處理也無(wú)法獲得類似路面坑槽該種不規(guī)則閉合 區(qū)域的邊緣，傳統(tǒng)的單目相機(jī)對(duì)路面圖像的采樣，由于其平面維度是二維的局限性也無(wú)法 測(cè)量路面坑槽的空間S維信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決傳統(tǒng)方法無(wú)法測(cè)得路面坑槽空間信息的缺陷，本發(fā)明結(jié)合了GPS、雙目相 機(jī)、振動(dòng)傳感器等硬件設(shè)備，運(yùn)用車載的方式，定位坑槽的位置、采集坑槽的圖像，并利用圖 像算法測(cè)算出坑槽的面積、深度信息。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，該方法基于的硬件包括主控巧片，所述 主控巧片分別連接有雙目相機(jī)系統(tǒng)、GI^定位系統(tǒng)、振動(dòng)傳感器、人工外觸發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)， 其特征在于，所述雙目相機(jī)系統(tǒng)安裝于車輛頂棚上對(duì)路面圖像進(jìn)行采集，所述GI^定位系 統(tǒng)與雙目相機(jī)系統(tǒng)一起固定于車輛頂棚上，所述振動(dòng)傳感器固定于車輛儀表盤中，所述人 工外觸發(fā)裝置固定于副駕駛面板上，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)主控巧片傳回的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行路面坑 槽面積和路面坑槽深度信息測(cè)算： 所述路面坑槽面積測(cè)算方法包括W下步驟： 步驟1. 1)接收路面采樣圖像，同時(shí)標(biāo)定每個(gè)像素所占面積； 步驟1. 2)對(duì)圖像用自適應(yīng)中值濾波降噪； 步驟1. 3)采用基于區(qū)域生長(zhǎng)規(guī)則的快速邊緣檢測(cè)； 步驟1. 4)檢測(cè)是否為閉合邊緣并進(jìn)行判別，若否，則說(shuō)明不是路面坑槽，記錄GI^信 息，同時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟1. 1)，若是，則轉(zhuǎn)至下面的步驟1. 5); 步驟1. 5)統(tǒng)計(jì)邊界上的像素總數(shù)與邊界內(nèi)的像素總數(shù)； 步驟1. 6)結(jié)合標(biāo)定的每個(gè)像素所占面積最終獲得路面坑槽的面積； 所述路面坑槽深度測(cè)算方法包括W下步驟： 步驟2. 1)接收路面采樣圖像； 步驟2. 2)對(duì)圖像用自適應(yīng)中值濾波降噪； 步驟2. 3)采用基于區(qū)域生長(zhǎng)規(guī)則的快速邊緣檢測(cè)； 步驟2. 4)檢測(cè)是否為閉合邊緣并進(jìn)行判別，若否，則說(shuō)明不是路面坑槽，轉(zhuǎn)至下面的步 驟2. 5)，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟2. 6); 步驟2. 5)記錄GPS信息，同時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟2. 1); 步驟2. 6)獲取雙目圖像的閉合邊緣并獲取同時(shí)刻雙目圖像； 步驟2. 7)檢查兩幅圖像是否具有同名像點(diǎn)并進(jìn)行判別，若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟2. 5)，若 是，則轉(zhuǎn)至下面的步驟2. 8); 步驟2. 8)進(jìn)行同名像點(diǎn)匹配； 步驟2. 9)計(jì)算路面切平面； 步驟2. 10)將邊緣內(nèi)各點(diǎn)分別計(jì)算與路面切平面之間的距離； 步驟2. 11)取峰值作為路面坑槽的深度。
[0006] 進(jìn)一步的，所述雙目相機(jī)系統(tǒng)W固定的角度安裝在車輛頂棚上。
[0007] 進(jìn)一步的，所述振動(dòng)傳感器采用=軸加速度計(jì)。
[0008] 進(jìn)一步的，在所述步驟1. 4)和步驟2. 5)中，當(dāng)車輪漏壓路面坑槽時(shí)通過(guò)人工外觸 發(fā)裝置來(lái)記錄當(dāng)時(shí)的GI^信息。
[0009] 進(jìn)一步的，所述人工外觸發(fā)裝置為按鍵式。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明通過(guò)硬件的搭建能夠完成路面坑槽的定位，在算法方面優(yōu)化了傳統(tǒng)的圖像處理 算法并能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)路面坑槽面積、深度計(jì)算功能，該些數(shù)據(jù)在即可W在很大程度上為道 路質(zhì)量監(jiān)管部口提供一項(xiàng)新型檢測(cè)技術(shù)，又可W為將來(lái)保障路面行車安全提供支持，具有 重要的工程實(shí)際意義。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為路面坑槽面積測(cè)算流程圖； 圖3為路面坑槽深度測(cè)算流程圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所取的不同像點(diǎn)空間S維坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0013] 參照?qǐng)D1所示，一種基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，該方法基于的硬件 包括主控巧片，所述主控巧片分別連接有雙目相機(jī)系統(tǒng)、GI^定位系統(tǒng)、振動(dòng)傳感器、人工外 觸發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述雙目相機(jī)系統(tǒng)安裝于車輛頂棚上對(duì)路面圖像進(jìn)行采 集，所述GI^定位系統(tǒng)與雙目相機(jī)系統(tǒng)一起固定于車輛頂棚上，所述振動(dòng)傳感器固定于車 輛儀表盤中，所述人工外觸發(fā)裝置固定于副駕駛面板上，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)主控巧片傳回的 采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行路面坑槽面積和路面坑槽深度信息測(cè)算： 參照?qǐng)D2所示，所述路面坑槽面積測(cè)算方法包括W下步驟： 步驟1. 1)接收路面采樣圖像，同時(shí)標(biāo)定每個(gè)像素所占面積； 步驟I. 2)對(duì)圖像用自適應(yīng)中值濾波降噪； 步驟1. 3)采用基于區(qū)域生長(zhǎng)規(guī)則的快速邊緣檢測(cè)； 步驟1. 4)檢測(cè)是否為閉合邊緣并進(jìn)行判別，若否，則說(shuō)明不是路面坑槽，記錄GI^信 息，同時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟1. 1)，若是，則轉(zhuǎn)至下面的步驟1. 5); 步驟1. 5)統(tǒng)計(jì)邊界上的像素總數(shù)與邊界內(nèi)的像素總數(shù)； 步驟1. 6)結(jié)合標(biāo)定的每個(gè)像素所占面積最終獲得路面坑槽的面積，具體的是結(jié)合標(biāo)定 的參數(shù)信息，根據(jù)統(tǒng)計(jì)坑槽邊緣像素坐標(biāo)，技術(shù)坑槽范圍內(nèi)像素總數(shù)，進(jìn)而獲得路面坑槽實(shí) 際面積； 參照?qǐng)D3所示，所述路面坑槽深度測(cè)算方法包括W下步驟： 步驟2.1)接收路面采樣圖像； 步驟2. 2)對(duì)圖像用自適應(yīng)中值濾波降噪； 步驟2. 3)采用基于區(qū)域生長(zhǎng)規(guī)則的快速邊緣檢測(cè)； 步驟2. 4)檢測(cè)是否為閉合邊緣并進(jìn)行判別，若否，則說(shuō)明不是路面坑槽，轉(zhuǎn)至下面的步 驟2. 5)，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟2. 6); 步驟2. 5)記錄GPS信息，同時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟2. 1); 步驟2. 6)獲取雙目圖像的閉合邊緣并獲取同時(shí)刻雙目圖像； 步驟2. 7)檢查兩幅圖像是否具有同名像點(diǎn)并進(jìn)行判別，若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟2. 5)，若 是，則轉(zhuǎn)至下面的步驟2. 8); 步驟2. 8)進(jìn)行同名像點(diǎn)匹配； 步驟2. 9)計(jì)算路面切平面； 步驟2. 10)將邊緣內(nèi)各點(diǎn)分別計(jì)算與路面切平面之間的距離； 步驟2. 11)取峰值作為路面坑槽的深度。
[0014] 所述雙目相機(jī)系統(tǒng)W固定的角度安裝在車輛頂棚上。
[0015] 所述振動(dòng)傳感器采用=軸加速度計(jì)。
[0016] 在所述步驟1. 4)和步驟2. 5)中，當(dāng)車輪漏壓路面坑槽時(shí)通過(guò)人工外觸發(fā)裝置來(lái) 記錄當(dāng)時(shí)的GPS信息。
[0017] 所述人工外觸發(fā)裝置為按鍵式。
[0018] 在本實(shí)施例中，表1代表在試驗(yàn)過(guò)程中，得到四個(gè)路面坑槽的面積，而且，利用本 發(fā)明方法也能能夠?qū)?zhǔn)確的測(cè)量出一些形狀不規(guī)則的物體面積： 表1坑槽圖像面積測(cè)量數(shù)據(jù)(面積單位；CTl勺
在本實(shí)施例中，表2為不同像點(diǎn)的立體坐標(biāo)值； 表2基于相關(guān)系數(shù)最大性能測(cè)度同名像點(diǎn)匹配的空間=維坐標(biāo)計(jì)算值
對(duì)于不同的立體坐標(biāo)，它可W在S維空間中表現(xiàn)出來(lái)。在圖4中，設(shè)定如圖4中的坐標(biāo) 系，結(jié)合圖4可W看出，位于圖4中部點(diǎn)的縱坐標(biāo)較大，此路段路面較低，而周圍的縱坐標(biāo)數(shù) 值相對(duì)較低，此路段相對(duì)較高。
[0019] 從圖4中可W看出，縱坐標(biāo)的范圍為17. 122mm-48. 772mm。該樣就推算出需要檢測(cè) 路面坑槽深度約為31. 65mm。
[0020] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可W有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，該方法基于的硬件包括主控芯片，所 述主控芯片分別連接有雙目相機(jī)系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、振動(dòng)傳感器、人工外觸發(fā)裝置和計(jì)算 機(jī)，其特征在于，所述雙目相機(jī)系統(tǒng)安裝于車輛頂棚上對(duì)路面圖像進(jìn)行采集，所述GPS定位 系統(tǒng)與雙目相機(jī)系統(tǒng)一起固定于車輛頂棚上，所述振動(dòng)傳感器固定于車輛儀表盤中，所述 人工外觸發(fā)裝置固定于副駕駛面板上，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)主控芯片傳回的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行路面 坑槽面積和路面坑槽深度信息測(cè)算： 所述路面坑槽面積測(cè)算方法包括以下步驟： 步驟I. 1)接收路面采樣圖像，同時(shí)標(biāo)定每個(gè)像素所占面積； 步驟1. 2)對(duì)圖像用自適應(yīng)中值濾波降噪； 步驟1. 3)采用基于區(qū)域生長(zhǎng)規(guī)則的快速邊緣檢測(cè)； 步驟1. 4)檢測(cè)是否為閉合邊緣并進(jìn)行判別，若否，則說(shuō)明不是路面坑槽，記錄GPS信 息，同時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟1. 1)，若是，則轉(zhuǎn)至下面的步驟1. 5); 步驟1. 5)統(tǒng)計(jì)邊界上的像素總數(shù)與邊界內(nèi)的像素總數(shù)； 步驟1.6)結(jié)合標(biāo)定的每個(gè)像素所占面積最終獲得路面坑槽的面積； 所述路面坑槽深度測(cè)算方法包括以下步驟： 步驟2.1)接收路面采樣圖像； 步驟2. 2)對(duì)圖像用自適應(yīng)中值濾波降噪； 步驟2. 3)采用基于區(qū)域生長(zhǎng)規(guī)則的快速邊緣檢測(cè)； 步驟2. 4)檢測(cè)是否為閉合邊緣并進(jìn)行判別，若否，則說(shuō)明不是路面坑槽，轉(zhuǎn)至下面的步 驟2. 5)，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟2. 6); 步驟2. 5)記錄GPS信息，同時(shí)跳轉(zhuǎn)至步驟2. 1); 步驟2. 6)獲取雙目圖像的閉合邊緣并獲取同時(shí)刻雙目圖像； 步驟2. 7)檢查兩幅圖像是否具有同名像點(diǎn)并進(jìn)行判別，若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟2. 5)，若 是，則轉(zhuǎn)至下面的步驟2. 8); 步驟2. 8)進(jìn)行同名像點(diǎn)匹配； 步驟2. 9)計(jì)算路面切平面； 步驟2. 10)將邊緣內(nèi)各點(diǎn)分別計(jì)算與路面切平面之間的距離； 步驟2. 11)取峰值作為路面坑槽的深度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，其特征在于，所述 雙目相機(jī)系統(tǒng)以固定的角度安裝在車輛頂棚上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，其特征在于，所述 振動(dòng)傳感器采用三軸加速度計(jì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，其特征在于，在所 述步驟1. 4)和步驟2. 5)中，當(dāng)車輪漏壓路面坑槽時(shí)通過(guò)人工外觸發(fā)裝置來(lái)記錄當(dāng)時(shí)的GPS 信息。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，其特征在于，所述 人工外觸發(fā)裝置為按鍵式。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于車載雙目視覺(jué)的路面坑槽檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法通過(guò)振動(dòng)傳感器的振動(dòng)采樣信息取合理閾值來(lái)篩選出路面坑槽，結(jié)合GPS信息給出路面坑槽的位置信息，當(dāng)車輪漏壓路面坑槽時(shí)可以通過(guò)按鍵式人工外觸發(fā)裝置記錄當(dāng)時(shí)的GPS信息，雙目相機(jī)系統(tǒng)對(duì)測(cè)試路面進(jìn)行采樣并輸出給計(jì)算機(jī)，獲得路面坑槽的圖像后，通過(guò)圖像進(jìn)行預(yù)處理與圖像處理算法得到路面坑槽的面積、深度信息。采用本發(fā)明技術(shù)方案，不僅能夠完成路面坑槽的定位，而且在算法方面優(yōu)化了傳統(tǒng)的圖像處理算法并能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)路面坑槽面積、深度計(jì)算功能。
【IPC分類】G01B11/22, G01B11/28, G01D21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104964708
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510234379
【發(fā)明人】楊會(huì)玲, 王軍, 孫慧婷, 張豐梁, 王磊
【申請(qǐng)人】蘇州科技學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年8月3日