[发明专利]一种基于线结构光路面检测系统的路面深度图像生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像生产方法，特别是涉及一种基于线结构光路面检测系统的路面深度图像生产方法，属于基于计算机视觉的路面病害检测技术领域。

背景技术

当前，基于结构光三维重构技术的路面病害检测研究成果较少，实用性还不强。采用结构光三维检测技术的主流思路是直接对结构光检测系统获取的道路表面轮廓线进行分析，以提取轮廓线中的病害特征信息。然而，这种方法适用于病害特征明显，路表和病害差异显著的区域，对于实际中道路复杂情况以及某些在单条轮廓线上特征不显著的病害信息很难有较好的检测效果。

当前，随着硬件条件的不断提高，最新的路表病害检测方法开始采用对路表轮廓整体进行高精度重构以获取路表整体三维结构进而从病害的基本的三维结构特征进行分析以获取路表的三维结构信息。

在路表三维重构环节，由于车载检测系统采用特殊的构成模式使得它工作过程中会受到路表起伏和车辆振动的影响，直接拼接轮廓线形成路表轮廓面会出现路表轮廓尤其是在车辆前进方向上的起伏跳变，导致重构路表轮廓与实际路表轮廓产生误差，影响病害检测结果。

为了解决上述问题，W Ouyang和B Xu等人在文献《Pavement cracking measurements using 3D laser-scan images》中提出了一种利用NURBS曲面来表示路面的基本形貌变化和起伏特性的方法。他们采用深度图形式表示路表三维轮廓，认为这些起伏和振动影响在路表轮廓的深度图像中体现为灰度值在大范围的缓慢变化即图像中低频灰度变化，从而采用了一种NURBS曲面拟合的方式去除这些低频变化。但是，实际的路表轮廓中路表不同的粗糙程度和平整度引起的起伏特征会有较大的尺寸变动范围，很难保证在不同路况下这种曲面拟合的方法能够去除路面深度图像中所有的轮廓波动和车辆振动引起的灰度变动。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于线结构光路面检测系统的路面深度图像生产方法，特别适用于起伏路面的病害检测。

本发明所要解决的技术问题是提供响应快速、处理高效、结果可靠的基于线结构光路面检测系统的路面深度图像生产方法，不仅可更好地去除路表轮廓重构过程中起伏振动带来的不良影响，有效地实时去除路面起伏以及车辆振动引起的误差，而且获得的路面深度图像较为平整，不存在灰度跳变，检测效果明显提升。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于线结构光路面检测系统的路面深度图像生产方法，通过车载式的线结构光路面检测系统采集到包含待测路面三维信息的光条图像，从光条图像提取出断面轮廓线，采用选段直线拟合以及做差计算方法，将断面轮廓线拼接并转化成路面三维深度图像，实现路面病害检测不受车载波动干扰。

本发明进一步设置为：所述线结构光路面检测系统包括移动平台，均安装于移动平台上的线结构光传感模块、计算机和系统支架；所述线结构光传感模块包括近红外线激光器、摄像机和窄带滤光片，所述近红外线激光器和摄像机均通过系统支架安装于移动平台。

其中，所述近红外线激光器垂直照射向待测路面，所述摄像机朝向近红外线激光器垂直照射于待测路面的光线进行拍摄，所述窄带滤光片设置于摄像机的拍摄镜头正后方；所述摄像机与计算机相连，将拍摄采集到的包含待测路面三维信息的光条图像传输至计算机；所述计算机通过调用图像传输存储处理模块进行存储和路面病害检测。

本发明进一步设置为，所述将断面轮廓线拼接并转化成路面三维深度图像，包括步骤有：

步骤1、对输入的每一帧断面轮廓线每隔一个单位均匀重采样，剔除局部曲率半径小于预设阈值的区域；

步骤2、在剩余的目标区域轮廓线中均匀提取设定量轮廓点进行直线拟合，得到拟合直线；

步骤3、计算原断面轮廓线重采样点每一处相对拟合直线的高程，换算成灰度值，输出一条单像素的灰度线，作为生成路面三维深度图像的一行；

步骤4、将每一条单像素的灰度线拼接生成路面三维深度图像，直至光条图像输入结束或路面三维深度图像达到所需检测尺寸大小。

本发明进一步设置为，所述步骤1中剔除局部曲率半径小于预设阈值的区域，包括步骤有：

步骤1-1、采用道格拉斯普克算法对轮廓线进行分段，提取分段特征点；

步骤1-2、将两端点也视为特征点，如果特征点总数少于三个，则取消剔除操作；如果特征点总数多于或者等于三个，则计算每连续三个特征点的外接圆半径作为局部曲率分析依据；