[发明专利]基于深度和灰度图像的路面裂缝检测装置和方法

权利要求书

1.一种基于深度和灰度图像的路面裂缝检测装置，包括：载体平台(1)；位于载体平台上摄像装置(6)、线激光器(7)、计算装置(8)， 

其中，载体平台(1)用来在裂缝检测的过程中，沿道路方向移动， 

线激光器(7)用来在载体平台(1)移动的同时，垂直路面照射激光， 

摄像装置(6)用来在载体平台(1)移动的同时，沿斜向角度，不断拍摄所述直线激光经路面反射的激光线，每次拍摄对一个道路断面进行成像，生成多个道路断面的激光线的图像数据， 

计算装置(8)用来从每个道路断面的激光线的图像数据生成该道路断面的深度数据、以及灰度数据，并将每个道路断面的深度数据和灰度数据拼接形成一段道路的图像数据，以进行裂缝识别。 

2.根据权利要求1所述的路面裂缝检测装置，还包括： 

光电编码器(2)，其被安装在载体平台(1)上，用来测量载体平台(1)的运动速度和距离。 

3.根据权利要求2所述的路面裂缝检测装置，还包括： 

惯性单元(3)，其被安装在载体平台(1)上，用来测量载体平台(1)的姿态参数； 

GPS接收机(4)，其被安装在载体平台(1)上，用来对载体平台(1)进行定位。 

4.根据权利要求3所述的路面裂缝检测装置，还包括： 

同步控制电路(5)，其被安装在载体平台(1)上，用于控制光电编码器(2)、GPS接收机(4)、惯性单元(3)和摄像装置(6)的同步工作。 

5.根据权利要求3所述的路面裂缝检测装置，其中，GPS接收机(4)获取载体平台(1)的绝对位置坐标(XWGS84,YWGS84,ZWGS84)，惯性单元(3)获取载体平台(1)运动过程中的连续姿态数据(R,P,H)，光电编码器(2)结合载体平台的起始位置获取线性参考坐标y。 

6.一种用于根据权利要求1至5中的一个所述的路面裂缝检测装置的路面裂缝检测方法，所述方法包括以下步骤： 

步骤1、在载体平台(1)沿道路方向移动的同时，位于载体平台上的线激光器(7)垂直路面照射直线激光，其中将所述道路方向定义为y坐标方向； 

步骤2、在载体平台沿道路方向移动的同时，位于载体平台上的摄像装置(8)沿斜向角度，每隔固定的距离不断拍摄所述直线激光经路面反射的激光线，并记录所得到的一段道路的每个成像像素点(x,y)的灰度数据G(x,y)、以及深度数据D(x,y)，其中x坐标为道路的横向坐标； 

步骤3、在深度数据中，得到每个像素八个方向的图像梯度值，将八方向中梯度极大值对应的角度作为该像素的边缘方向，得到裂缝边缘图像，在此基础上，采用分水岭算法提取裂缝区域，其中将深度影像中深度极小值作为种子位置，采用分水岭算法得到分割区域，得到封闭边缘的裂缝图像。 

7.根据权利要求6所述的路面裂缝检测方法，所述方法还包括以下步骤： 

步骤4、在灰度数据中，采用梯度算子提取裂缝边缘，采用2D Ostu方法提取裂缝区域，得到封闭边缘的裂缝图像。 

8.根据权利要求6所述的路面裂缝检测方法，步骤2还包括以下步骤： 

步骤2-1、对灰度数据G(x,y)及深度数据D(x,y)中的奇异点进行预处理，得到新的灰度数据G1(x,y)及深度数据D1(x,y)，如下： 

其中，

式中，N_WA为滤波模板窗口中对应有效灰度值的像素个数，利用有效灰度值的算术平均值将滤波窗中像素的灰度值划分为高低两个区域，n_c为当前像素所属区域的有效灰度值的像素个数，W_LS为滤波窗中当前像素对应的激光线宽度值， 

所述滤波模板为其中w(x,y)＝g(x,y)*W(x,y)。