基于影像云纹法的路面平整度检测方法（可编辑）

基于影像云纹法的路面平整度检测方法（可编辑） 基于影像云纹法的路面平整度检测方法 公路 年 月 第 期 .. 文章编号: ? 一中图分类号: . 文献标识码: 基于影像云纹法的路面平整度检测方法 欧阳爱国,罗茶根,王亚平 华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室 南昌市 摘 要:研究基于影像云纹法的路面平整度获取方法。采用编写程序,开发路面高程成像采集软件, 利用内置的影像处理技术去除噪声干扰后,分割出路面等高面,并可用软件绘制出路面三维图像。 实验表明:路面平整度影像云纹法检测方法获取的路面等高面与用实际测量所得数据绘制出的路面等高面相关性良 好。该方法设计的检测系统具备不易受干扰、操作方便、易于实现、成本低、无损等优点,有广泛的应用前景。 关键词:影像云纹法;路面等高面; 年以来,高速公路得到快速发展,年均通 高面获取的自动化和全场数字化。并且仅采用一 车里程超过了。 年,全国高速公路 套光学系统及相关软硬件便能实现现有平整度检 通车总里程达到 . 万。按照《国家高速公路 测设备需要激光测距仪和加速度传感器才能实现 网规划》,到 年,我国高速公路通车里程将达到 的平整度检测功能,大大降低了路面平整度检测 . 万。持续增长的高速公路里程同时给道路 设备的成本。 管理养护部门的压力也不断增加。路面高程是表征 路面平整度的重要参数,而路面平整度是表征乘车 影像云纹法的基本原理 舒适性和安全性的重要指标,也是道路使用者判断 影像云纹法起源于 年,但是直到 年 才得以应用和改进 。它是测量物体离面位移场的 道路好坏的直接依据。如何更快、更好、更准确地获 一 取路面平整度成为当前各级公路交通部门十分关注 种实验分析方法 ,其原理如图 所示,平行光照 的问题。 射到置于被测物体上的基准光栅,其影像投在物体 上个世纪 、 年代,国内路面平整度测量设 上,由于物体表面的光栅和基准栅进行了叠加,所以 备主要有水平仪、 直尺等,测试精度低、速度慢、 会产生几何干涉条纹图,可以用摄像机实时 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 这 效率低,并依靠人工操作。到 年代初,检测手段 些干涉条纹图。通过对所得图像进行处理,获取物 有了一定的提高,如连续式平整度仪,但仍存在可重 体的表面状态信息。光源和摄像机处于同一水平 复性差、测试速度慢的缺点 。现在国内采用的路 面,他们之间的距离为 。光栅平面与观测面平行 面平整度检测设备主要有直接接触式机械装置和道 且相距为 ,黑色栅线之间的间距为 。等高面 路智能检测车两类。直接接触式机械装置在使用过 及 是由光源的投射线及摄像机的接受光线的交 程中有检测精度不高、检测效率低、仪器笨重等缺 叉点相连产生。等高间距大致可以通过 ? 点。道路检测车虽然能达到相关国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的检/ 计算 。 测精度,检测效率也大大提高了,但大都需要使用多 影像云纹法在我国的运用研究主要集中在人类 个激光传感器来获取路面信息,使得设备价格昂贵, 工程学、航空技术、工程地质等领域,用于对平面位 装置的结构复杂,在实际运用中难以推广。 移、空间隆起和凹陷的监测 。相关研究表明:由于 本研究是一种基于影像云纹法的路面平整度 影像云纹法需要的光学设备原理简单、价格低廉、操 检测方法,通过本方法设计的路面影像云纹图像 作方法简单易于实现 ,很适合表面测量,因而在公 获取系统及路面等高面计算方法,能实现路面等 路路面自动检测领域有广阔的应用前景。 基金项目:载运工具与装备省部共建教育部重点实验室资助,项目编号 收稿日期: ? 一 公 路 年 第 期 纹图像上,取离散高程点,最后根据高程值把路面以 三维立体图的形式表现出来。 最后,数据存储、分析和结果打印。, 栅平面 . . \ 、 、;、、 、 、 、 、、 高面 。 、/ ,, , “ 、、、、高面 : 图 路面影像云纹图像获取系统原理图 图 影像云纹法的原理 . 路面云纹图像分析 这一阶段工作主要包括路面云纹图像增强,云 纹级数和光栅节距的标注和离面位移的计算。最后 基于影像云纹法的路面高程获取系统 将获得的等高线云纹图按实际所需要的方向切取若 影像云纹法设备的设计与构建需要有一定的灵 干起伏特征剖面,可以为路面平整度的分析提供重 活性,以确定相关参数的合适范围,如光栅大小、光 要的基础 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 。二元对比和中线提取是图像分析能 栅栅线间距、光栅平面的高度、光源及摄像机的光线 否成功实现的重要因素。二元对比增强是从图像背 的分离、光强及理想等高间距等。根据上述要求,本 景中提取感兴趣特征的过程。最常用的特征提取方 系统设计了车体、行走轮、设于车内底板上的基准 法是分析图像的直方图 。一般而言,大多数云纹 栅、位于所述基准栅左上方的光源、滤波器、聚焦透 干涉图的直方图拥有双峰。图 是一个双峰直方图 镜以及位于右上方的 位黑白摄像机 如 的实例。 图 ,光源可以是激光光源或者卤钨灯,基准栅的 栅板可以是玻璃或者精密透明板栅,并且其栅线密 度可以根据测量精度的要求进行更换,本系统的电 脑内可以安装用编写的控制软件以及美 国国家仪器 有限公司生产的影像采集卡,用于 控制各部件的运行以及处理路面云纹图像,以实现 路面图像的实时存储和处理。本系统还包括打印输 出设备。其测量过程如下。 车体由牵引车拉着向前行驶,激光光源发出的 光条经过空间滤波器形成面积较大的光场,再经聚 图 双峰直方图实例 焦透镜后转化成平行光,透过基准光栅形成影像投 谷底对应的亮度最小点很适合作阈值,阈值以 射到路面上,影像和基准栅本身发生相互干涉形成 上 或以下 的像素属于提取的对象,阈值处理后的 干涉云纹图像。摄像机把这种云纹干涉图像 拍摄并保存下来传人电脑,与此同时,可参照电脑屏 图像, 可以用以下数学 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 表示: 幕上的图像聚集效果进行实时动态调节。 如果 , ? , 、 ’ 如果厂 ,其次,云纹图像经过电脑内的 编写的 式中: , 是输出图像; , 是输入图像; 图像处理软件进行滤波处理,消除干扰信息,从而获 得精确的路面纵向轮廓曲线云纹图像。 丁是阈值。因此,云纹干涉图像的二值化是通过选 再次,在经过处理之后的路面纵向轮廓曲线云 择每幅图像的最佳阈值实现的。对二值化之后的图年 第 期 欧阳爱国等:基于影像云纹法的路面平整度检测方法 像进行中线提取是为了获得对象的轮廓,中线提取 开始 生成的轮廓要求满足四个要求:细、位置适当、连通 性和稳定性。可检 值像素的正确识别是中线提 图像系统与初始化 取能否实现的关键。其算法原理如下:某个像素 云纹图像信息获取 是否满足要求取决于其领域内的像素满足一组条 件, 的领域如图 所示。 云纹图像二值化及中线提取 云纹图像比较并指定 二值化条纹级序 路面高程值计算 路面等高图绘制 数据输出与存储 图 的领域 对象的像素标记为 ,背景的像素标记为 。假 测~试完成二 , 二 ? ? 设 为户 的非 领域像素, 为由 和 是????』?’?’、 两个值组成的顺序集 , , , , , , 结束,户 ,,则需要从对象中检测 出来的像素应满 图 路面等高面的计算流程 足以下四个条件:? ,或者? ;? ,或者? ;一 ; ? 。 . 路面等高面的获取 本系统用软件开发了路面高程差的 计算程序,其算法如图 所示,摄像机获取云 纹干涉图像之后,利用 内置的影像处理技 术去除云纹干涉图像进行噪声干扰,然后进行二值 化处理,并提取出二值化后的云纹干涉图像的中线, 图 二值化处理的云纹干涉图像 相关结果如图 和图 。 随后,定义某一次得到的图像为原始图,其下一 幅图像为相关图。接下来给原始图中的某一干涉条 纹指定一个顺序,并根据每个干涉条纹相对于原始 图中其他条纹和相关图中条纹的相对位置进行分类 以确定条纹级序。二值化条纹级序确定之后,路面 高程值就很容易计算了。最后,根据所得高程值,用 软件作出如图 所示的 路面等高面。为了 验证本系统,再用实际测量所得数据绘制出路面等 高面,如图 所示。结果表明:本系统所获取的路面 表面图和实际测量所得数据绘制出的路面等高面具 有很好的相关性。 图 云纹干涉图像的中线