路面圖像采集裝置和路面圖像采集車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路工程養(yǎng)護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種路面圖像采集裝置和路面圖像采集車。
【背景技術(shù)】
[0002]路面破損狀況是公路管理部門評價路面使用性能并進(jìn)行公路路面養(yǎng)護(hù)決策的主要依據(jù)之一。
[0003]以前路面破損狀況的調(diào)查主要依靠人工進(jìn)行調(diào)查，通過目測確定路面病害類型，利用直尺進(jìn)行路面病害長度或面積的丈量。人工路面破損調(diào)查方法不僅效率低、精度差、危險性高，而且對交通尤其是高速公路有非常不利的影響。
[0004]隨著機器視覺技術(shù)的出現(xiàn)及普及應(yīng)用，利用車載的高分辨率數(shù)字相機進(jìn)行路面圖像采集并對圖像進(jìn)行自動處理和病害識別的路面破損的自動檢測方法得到了較為廣泛的應(yīng)用。由于采集路面圖像的相機需要在快速移動(最高速度達(dá)到100km/h)的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，自然照明無法滿足自動識別所需要的高清晰圖像采集的要求，因此一般需要增加主動照明裝置，為相機提供額外的照明。目前主動照明裝置大都采用普通白光源，如鹵素?zé)簟ED燈等。普通白光源的主要缺陷在于:1)功率消耗大，使用成本高。為提供寬度為3m左右的高強度帶狀光源，功率消耗達(dá)到3000W以上。2)需要車載大功率發(fā)電機提供電源，增加整車設(shè)備的改裝難度，無法實現(xiàn)檢測車的輕型化，不利于山區(qū)窄路的檢測。3)白光光源與陽光色譜范圍相同，圖像采集時無法有效消除陽光投射路邊物體(如樹木、建筑物、移動的車體)在地面形成的陰影。
[0005]為克服上述常規(guī)照明系統(tǒng)存在的缺陷，有研究提出了基于激光照明的線掃相機圖像采集技術(shù)。申請公布號為CN 103485266A，發(fā)明名稱為“一種高清晰路面圖像采集方法及裝置”的中國發(fā)明專利申請?zhí)岢隽艘环N采用兩個線陣相機和兩個激光照明裝置的路面圖像采集方法，為了增加圖像的對比度，在裂縫區(qū)域形成陰影，采用左激光器為右相機照明，右激光器為左相機照明，成對角的方式分別對左半幅路面和右半幅路面進(jìn)行圖像采集，再通過后處理的方式對兩個半幅路面進(jìn)行拼接形成全幅路面圖像。該方法采用兩個線陣相機及相機和激光相機共面安裝的方法，1)增加了整體設(shè)備成本;2)需要進(jìn)行圖像拼接，易形成左右圖像的錯位;3)需要分別進(jìn)行兩側(cè)的相機掃描線和激光光源的對準(zhǔn)，校準(zhǔn)難度大，不易維護(hù);4)在路面中間及紋理較小的區(qū)域易產(chǎn)生非常明顯的光飽和與反光現(xiàn)象，大幅降低了對路面病害的識別率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種路面圖像采集裝置和路面圖像采集車，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在路面中間及紋理較小的區(qū)域易產(chǎn)生非常明顯的光飽和與反光現(xiàn)象的問題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種路面圖像采集裝置，包括設(shè)備梁、線陣相機和線激光照明設(shè)備，線陣相機和線激光照明設(shè)備均設(shè)置在設(shè)備梁上，線激光照明設(shè)備繞Y軸相對于豎直軸線向線陣相機偏轉(zhuǎn)角度A，線陣相機的掃描線和線激光照明設(shè)備的條形結(jié)構(gòu)光在車道寬度內(nèi)重合。
[0008]優(yōu)選地，線陣相機設(shè)置在設(shè)備梁的第一端端部，線激光照明設(shè)備設(shè)置在設(shè)備梁的第二端，線陣相機繞Y軸相對于豎直軸線向線激光照明設(shè)備偏轉(zhuǎn)角度B。
[0009]優(yōu)選地，線陣相機設(shè)置在設(shè)備梁的中部，線激光照明設(shè)備為兩個，兩個線激光照明設(shè)備分別設(shè)置在設(shè)備梁的兩端，且兩個線激光照明設(shè)備的條形結(jié)構(gòu)光在車道寬度內(nèi)重合。
[0010]優(yōu)選地，線陣相機的掃描線和線激光照明設(shè)備的條形結(jié)構(gòu)光相對于X軸成F度夾角。
[0011 ]優(yōu)選地，線陣相機繞X軸相對于豎直軸線偏轉(zhuǎn)角度C，線激光照明設(shè)備繞X軸相對于豎直軸線偏轉(zhuǎn)角度D，線陣相機和線激光照明設(shè)備繞X軸同向偏轉(zhuǎn)，線陣相機和線激光照明設(shè)備繞X軸形成夾角E，其中角度D大于角度C。
[0012]優(yōu)選地，角度A為9度。
[0013]優(yōu)選地，線激光照明設(shè)備為紅色激光光源。
[0014]優(yōu)選地，線陣相機的鏡頭上設(shè)置有濾光片。
[0015]優(yōu)選地，路面圖像采集裝置還包括測速器和控制器，測速器測量路面圖像采集裝置的行進(jìn)速度，控制器在行進(jìn)速度超出安全速度時控制線激光照明設(shè)備關(guān)閉；或路面圖像采集裝置還包括測速器、控制器和遮光裝置，測速器測量路面圖像采集裝置的行進(jìn)速度，控制器在行進(jìn)速度超出安全速度時控制遮光裝置遮擋線激光照明設(shè)備發(fā)射的條形結(jié)構(gòu)光。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種路面圖像采集車，包括車體和路面圖像采集裝置，該路面圖像采集裝置為上述的路面圖像采集裝置，路面圖像采集裝置的設(shè)備梁繞X軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在車體上。
[0017]本發(fā)明的路面圖像采集裝置，包括設(shè)備梁、線陣相機和線激光照明設(shè)備，線陣相機和線激光照明設(shè)備均設(shè)置在設(shè)備梁上，線激光照明設(shè)備繞Z軸相對于豎直軸線向線陣相機偏轉(zhuǎn)角度A，線陣相機的掃描線和線激光照明設(shè)備的條形結(jié)構(gòu)光在車道寬度內(nèi)重合。線陣相機的掃描線和所述線激光照明設(shè)備的條形結(jié)構(gòu)光在車道寬度內(nèi)重合，因此可以使線陣相機獲取足夠的照明，能夠保證路面的成像質(zhì)量，同時由于線激光照明設(shè)備朝線陣相機偏轉(zhuǎn)一定角度，使得線陣相機的掃描線上的每一點都有斜射的光源，從而有助于對裂縫形成陰影，形成對比度明顯的裂縫圖像，有利于裂縫的識別，同時可以使得路面中間及紋理較小的區(qū)域具有較好成像效果，減少光飽和與反光現(xiàn)象的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0018]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1是本發(fā)明第一實施例的路面圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0020]圖2是本發(fā)明第一實施例的路面圖像采集裝置的側(cè)視圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明第一實施例的路面圖像采集裝置的俯視圖；
[0022]圖4是本發(fā)明第二實施例的路面圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0023]圖5是本發(fā)明第二實施例的路面圖像采集裝置的俯視圖；
[0024]圖6是本發(fā)明實施例的路面圖像采集裝置的路面照射示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明:1、設(shè)備梁;2、線陣相機;3、線激光照明設(shè)備。
【具體實施方式】
[0026]在以下詳細(xì)描述中，提出大量特定細(xì)節(jié)，以便于提供對本發(fā)明的透徹理解。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，即使沒有這些特定細(xì)節(jié)也可實施本發(fā)明。在其它情況下，沒有詳細(xì)描述眾所周知的方法、過程、組件和電路，以免影響對本發(fā)明的理解。
[0027]在本發(fā)明的各實施例中，以圖1中設(shè)備梁基面中間位置點為原點，平行于設(shè)備梁基面的方向為X軸，垂直于設(shè)備梁基面向下的方向是Z軸，垂直于設(shè)備梁基面向外的方向是Y軸。
[0028]結(jié)合參見圖1至圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，路面圖像采集裝置包括設(shè)備梁1、線陣相機2和線激光照明設(shè)備3，線陣相機2和線激光照明設(shè)備3均設(shè)置在設(shè)備梁1上，線激光照明設(shè)備3繞Y軸相對于豎直軸線向線陣相機2偏轉(zhuǎn)角度A，線陣相機2的掃描線和線激光照明設(shè)備3的條形結(jié)構(gòu)光在車道寬度內(nèi)重合。線激光照明設(shè)備3例如為激光器。
[0029]線陣相機2的掃描線和線激光照明設(shè)備3的條形結(jié)構(gòu)光在車道寬度內(nèi)重合，因此可以使線陣相機2獲取足夠的照明，能夠保證路面的成像質(zhì)量，同時由于線激光照明設(shè)備3朝線陣相機2偏轉(zhuǎn)一定角度，使得線陣相機2的掃描線上的每一點都有斜射的光源，從而有助于對裂縫形成陰影，形成對比度明顯的裂縫圖像，有利于裂縫的識別，同時可以使得路面中間及紋理較小的區(qū)域具有較好成像效果，減少光飽和與反光現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0030]線激光照明設(shè)備3的偏轉(zhuǎn)角度可以在8度至10度之間，具體應(yīng)該以實際線激光照明設(shè)備3的安裝高度來定，需要保證線激光照明設(shè)備3在設(shè)定的偏轉(zhuǎn)角度下，能夠覆蓋整個路面寬度。
[0031 ]優(yōu)選地，在本實施例中，線激光照明設(shè)備3繞Y軸相對于豎直軸線向線陣相機2偏轉(zhuǎn)角度A為9度。由于激光的單色及線性偏振的特性，極易與環(huán)境光中的某些頻譜段的光波發(fā)生耦合諧振，因此容易在特定的表面形成鏡面反射，尤其是在采集的路面圖像修補、泛油及其它光滑的區(qū)域易形成白色高亮區(qū)域。為避免線激光的偏振現(xiàn)象造成拍攝的路面圖像中心區(qū)域產(chǎn)生耀斑，影響圖像采集的質(zhì)量，根據(jù)光的入射與反射原理，使線激光照明設(shè)備3鏡頭發(fā)射的出射光軸線與法線繞Y軸成9°的安裝形式，可以有效改善圖像中間部分亮度呈現(xiàn)過飽和的狀態(tài)。
[0032]通過使線激光照明設(shè)備3朝線陣相機2偏轉(zhuǎn)一定角度的方式，可以消除采集圖像中間區(qū)域過亮、圖像微觀細(xì)節(jié)缺失等情況，使在任何情況下采集的路面圖像沒有明顯的明暗差異不會出現(xiàn)陰影，有效地提高了采集的路面圖像對比度。
[0033]在本實施例中，線激光照明設(shè)備3的安裝高度為200cm以上時，照射寬度為大于360cm，此處的安裝高度為激光鏡頭前端面距離地面的高度。對于線陣相機2而言，安裝高度為相機鏡頭前端面距離地面的高度。在大于360cm照射寬度范圍內(nèi)，激光照射強度均勻，有效的圖像范圍內(nèi)中間與兩端的灰度值均勻性誤差不大于5%，而且根據(jù)不同路面的反射系數(shù)，線激光照明設(shè)備3的輸出功率連續(xù)可調(diào)，可以滿足圖像的清晰度、對比度、銳度等需求。
[0034]結(jié)合參見圖1至圖3所示，為本發(fā)明的第一實施例，在本實施例中，設(shè)備梁上設(shè)置了一個線陣相機2和一個線激光照明設(shè)備3，其中