[发明专利]路面平整度自动检测装置及检测方法

权利要求书

1、路面平整度自动检测装置，由处理系统(2)和三维结构光视觉检测组件(3)组成，三维结构光视觉检测组件(3)横向排列在车体(1)底部的横截面上，三维结构光视觉检测组件(3)包括结构光激光器(3-2)和面阵CCD(3-1)，其特征在于结构光激光器(3-2)发出的结构光条覆盖纵向路面，面阵CCD(3-1)的摄像头朝向结构光激光器(3-2)的下方路面(4)，以拍摄结构光激光器(3-2)投射到路面(4)处覆盖纵向路面的光条图像；三维结构光视觉检测组件(3)还包括角度传感器(3-3)；三维结构光视觉检测组件(3)的输出端分别连接在处理系统(2)的输入端；处理系统(2)位于车体(1)内。

2、根据权利要求1所述的路面平整度自动检测装置，其特征在于处理系统(2)由图像采集卡(2-1)、数据采集卡(2-3)和计算机(2-2)组成；面阵CCD(3-1)的输出端连接图像采集卡(2-1)的输入端，图像采集卡(2-1)连接于计算机(2-2)内部，角度传感器(3-3)的输出端连接数据采集卡(2-3)的输入端，数据采集卡(2-3)的输出端连接于计算机(2-2)内部。

3、根据权利要求1所述的路面平整度自动检测装置，其特征在于角度传感器(3-3)设置在结构光激光器(3-2)和面阵CCD(3-1)之间的位置。

4、根据权利要求1所述的路面平整度自动检测装置，其特征在于车体(1)底部的横向水平面上有至少一个三维结构光视觉检测组件(3)。

5、根据权利要求1所述的路面平整度自动检测装置，其特征在于三维结构光视觉检测组件(3)放置在车体(1)的中部、前部或后部。

6、路面平整度自动检测方法，其特征在于它的步骤如下：

步骤一：车体(1)在行进中，结构光激光器(3-2)发出的结构光条投射到待检测路面(4)上，该结构光条被路面三维信息调制后在面阵CCD(3-1)上成像，从而获取路面数据信息，同时通过角度传感器(3-3)采集车体(1)的颠簸信息；根据标定确定的CCD二维图像坐标系和世界三维坐标系之间的关系矩阵，通过处理系统(2)计算出路面光条位置的三维信息，再利用采集的车体(1)的颠簸信息对路面光条位置的三维信息进行补偿；

步骤二：在得到路面光条位置的三维信息的基础上，采用滤波的方法，消除裂缝、凸起、坑洼的影响，得到路面纵向轮廓曲线；

步骤三：在得到的路面纵向轮廓曲线上，以间距250mm的距离取离散高程点，代入标准的IRI计算程序，得到该段路面的IRI指标；

步骤四：数据存储、分析和显示。

7、根据权利要求6所述的路面平整度自动检测方法，其特征在于步骤一中确定CCD二维图像坐标系和世界三维坐标系之间的是线性关系；首先设定空间三维坐标点的齐次坐标M＝(X，Y，Z，1)^T，其对应的二维图像点齐次坐标m＝(x，y，1)^T；其次面阵CCD(3-1)为理想的小孔成像模型；则根据下述关系式，可以确定CCD二维光条图像坐标和其对应的世界三维坐标之间的关系：

                aX+bY+cZ+d＝0                        ①

                λm＝ρM＝A(RT)M                     ②

公式①为光平面方程；公式②中的λ，ρ代表任意比例因子，即射影深度；(R，T)称为摄像机的外部参数，R是旋转矩阵，T是平移矩阵；A称为摄像机的内部参数；计算出路面三维信息。

8、根据权利要求6所述的路面平整度自动检测方法，其特征在于步骤一中确定CCD二维图像坐标系和世界三维坐标系之间的是非线性关系。