[发明专利]基于多台相机立体拍摄的路面损坏裂缝检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于道路路面检测技术领域，涉及一种路面损坏裂缝自动检测系统，尤其是一种基于多台相机立体拍摄的路面损坏裂缝自动检测系统。

背景技术

由于公路长期暴露于大气中，经受着自然灾害侵袭、意外事故损坏、车辆磨损以及重载、超载、人为因素破坏等，公路的养护工作刻不容缓。根据我国公路目前的发展现状，我国公路事业必将要从“以建为主”向“以养为主”逐步的过度。因此，我国公路养护工作非常重要，势必向着现代化、科技化的方向发展。

路面是公路的重要组成部分，其质量的好坏影响着公路的服务水平。裂缝是公路路面的主要损坏之一。在公路的养护和管理过程中，如果路面裂缝能够被及早的发现，并对其进行养护和维修，那么在公路维护中将省去大量的人力和物力。过去，在路面裂缝检测方面采用的是传统的人工检测方法。随着公路的发展和数量的增加，这种人工检测方法已越来越不能适应公路发展的要求。近年来，随着计算机技术和图像处理技术的飞速发展，图像处理技术在模仿人类视觉功能方面取得了开拓性的进展与成果，将图像处理技术应用到路面裂缝自动检测中来，实现了基于图像处理的路面裂缝自动检测识别技术。通过实际应用，证明了该技术能够满足当代公路的养护管理需求，这种自动检测系统也是路面检测技术以后的发展方向。在高速公路发达的一些国家，该技术已经被产品化，并投入实际使用之中，但还有很多需要改进完善的地方。我国在这方面起步比较晚，与国外水平有着一定的差距。因此，研究和开发适合我国路面状况要求的路面裂缝自动检测系统，满足我国公路检测需要是非常重要的。目前，国内外已经研究开发了一系列路面检测系统，但这些系统技术还不是很成熟，不能完全满足实际要求，还存在各种技术问题需要解决，特别是路面裂缝自动检测技术，还需要在检测方法、实现技术、系统开发等方向进行深入研究。

目前，由于国外进口的系统设备不仅价格昂贵，而且评价标准和我国有着差异，在路面损坏检测方面也没有实现自动化，国外的检测系统也不能完全满足我国路面检测的要求。我国在自动检测技术方面研究时间短，还处在初期阶段，但近年来取得快速发展，形成了具有我国特色的路况检测系统。纵观国内外路况检测技术的发展和检测系统的开发，还有许多技术难点需要解决，特别是在路面裂缝的自动检测识别方面，还需要进行研究和开发。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于多台相机立体拍摄的路面损坏裂缝自动检测系统及方法，其采用多台相机同时从不同角度拍摄路面同一场景，利用光的直线传播原理，通过路面成像后裂缝处灰度值的不同对图像进行处理，进而得到裂缝。其投资费用少、检测速度快、精度高的基于立体摄影测量的路面损坏裂缝自动检测系统，能够实现简便、快速、高精度的检测路面裂缝。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明首先提出一种基于多台相机立体拍摄的路面损坏裂缝检测系统，包括检测系统和裂缝图像处理模块，所述检测系统包括多台相机每两台相机一组、相机支架，所述其中一组两台相机以一个正拍路面一个倾斜拍摄路面的角度固定于支架上，两组相机沿横向布设；所述的裂缝图像处理模块为安装有MATLAB软件的计算机；所述两台相机与计算机连接。

上述相机采用面阵CCD相机，沿横向布设的两组相机，以路面中线分开左右各一组，多台相机同时拍摄。

本发明还提出一种基于上述路面损坏裂缝检测系统的路面损坏裂缝检测方法，包括以下步骤：

1)相机标定

首先制作标定模板，在标定模板上设置标志点，采用两个相机从不同角度拍摄模板，测出标志点的物空间坐标和像平面坐标，代入二维空间物像数学关系式解算出相机参数，进而得出物像数学关系式；

2)图像采集

两个相机一台正拍路面，另一台倾斜拍摄路面，将拍摄图像输入计算机；

3)图像预处理

裂缝图像处理模块对图像进行直方图均衡化处理和中值滤波处理；使直方图均衡化增强图像的对比度，使图像更清晰，中值滤波处理在保存图像边缘的同时，减弱图像的噪音；

4)图像处理

利用两图像间数学关系对倾斜拍摄图像进行图像变换,再将正拍图像和变换后的图像进行加、减、乘运算；

5)阈值分割

采用迭代阈值法对图像进行阈值分割，得到二值化；

6)裂缝特征提取

采用开运算和闭运算对二值图像进行处理，以连通裂缝，消弱孤立噪声点和毛刺；再利用距离公式计算出列分长度。

本发明具有以下有益效果：