CN101701919B - 一种基于图像的路面裂缝检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于图像的路面裂缝检测系统，该系统包括：控制模块，根据接收到的GPS定位信息生成触发信号，输出触发信号至图像采集模块；图像采集模块，根据接收到的触发信号对路面及路标进行图像采集获得路面图像及路标图像，将路面图像和路标图像输出至数据处理模块；数据处理模块，将第一数字图像拼接获得路面的连续的数字图像，利用图像识别方法对路面的连续的数字图像中的裂缝进行识别获得包含裂缝的第一数字图像、GPS定位信息及第二数字图像，根据GPS定位信息及第二数字图像确定路面裂缝的位置信息并输出。本发明还提供了一种基于图像的路面裂缝检测方法。采用本发明公开的系统和方法，能够提高检测的准确度和检测效率。

Description

一种基于图像的路面裂缝检测系统及检测方法 

技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及一种基于图像的路面裂缝检测系统及检测方法。 

背景技术

近年来，随着我国经济实力的不断增强，公路建设在我国取得了飞速发展，公路交通已成为我国经济发展的命脉。良好的公路交通是以良好的路面质量为前提和基础的，保证路面质量是关系到人们甚至整个国家切身利益的一件大事。然而，由于恶劣气候的破坏以及使用频繁或公路老化等原因导致公路的路面上出现裂缝，路面裂缝严重影响了行车安全和公路的使用寿命。如果能快速及时发现和识别路面裂缝，并采取相应修补措施，则可消除安全隐患。 

在现有技术中，检测路面裂缝的方法主要包括人工检测路面裂缝、激光检测路面裂缝和利用摄像机检测路面裂缝三种方法。 

人工检测路面裂缝的方法需要检测人员到路面现场对所有的路面进行检测，检测人员对路面裂缝的位置、长度、宽度和面积进行测量记录，对记录的数据进行统计、归类和存档，最后根据路面裂缝评价标准对记录的裂缝进行评价。由于整个过程均为人工处理，所以在测量方法和读取数据方面存在很大的主观因素，使得获得的路面裂缝数据的误差较大。同时，人工检测费时费力，效率很低。而且，当对高速公路的路面进行检测时，由于高速公路上车流量较大，车辆的行驶速度较高，从而会威胁到检测人员的人身安全，存在安全隐患。 

激光检测路面裂缝的方法主要由承载激光扫描器的承载车对路面裂缝 进行检测；该方法利用安装在承载车两旁的激光扫描器发出的激光扫描路面，光接收器接收路面的反射光；当被扫描的路面上出现裂缝时，由于裂缝会将到达的激光散射或折射，因此，光接收器接收到的反射光的强度会减小。检测人员根据光接收器输出的反射光强度的变化，确定激光扫描器所扫描区域内的路面是否存在裂缝。由于裂缝是通过光接收器接收到的激光的反射光强度检测出来的，为了不受日光的影响，只能在夜间进行路面裂缝的检测，为检测人员带来不便。 

利用摄像机检测路面裂缝的方法由承载摄像机和测距仪的检测车对路面进行检测，获得路面的图像数据；检测人员利用计算机对获得的路面图像数据进行图像分析处理，以获得路面裂缝的信息。路面裂缝的信息包括路面裂缝的位置、长度、宽度和面积信息。图1为现有的利用摄像机检测路面裂缝系统的结构示意图。现结合图1对利用摄像机检测路面裂缝的方法进行说明，具体如下：该系统包括测距仪10、摄像机11和图像处理单元12；测距仪10根据仪器内部传感器测量获得的检测车行驶的距离控制摄像机11拍摄路面图像；图像处理单元12对摄像机11拍摄的图像进行预处理，输出只含有路面背景和裂缝的图像；检测人员根据获得的处理后的图像，逐一进行裂缝分类、裂缝定位、裂缝标注和计算裂缝特征值，获得具体的路面裂缝信息。现有的利用摄像机检测路面裂缝的系统，需要价格昂贵的测距仪10控制摄像机11拍摄路面图像，检测的精度和准确度与测距仪10的精度成正比；摄像机11通常采用面阵摄像机，面阵摄像机获取的路面图像往往需要拼接才可以获得连续的路面图像，图像的拼接技术难度较大，且难以实现实时图像处理；该系统同样需要检测人员对路面裂缝进行识别和定位，检测的准确度不高。 

综上所述，现有的路面裂缝检测方法检测的准确度不高，且检测效率较低。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于图像的路面裂缝检测系统，该系统能够提高检测的准确度及检测效率。 

本发明的另一目的在于提供一种基于图像的路面裂缝检测方法，该方法能够提高检测的准确度及检测效率。 

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的： 

一种基于图像的路面裂缝检测系统，该系统包括： 

控制模块，根据接收到的全球定位系统GPS定位信息生成触发信号，输出触发信号至图像采集模块，输出获得的GPS定位信息至数据处理模块； 

图像采集模块，根据接收到的触发信号对路面及路标进行图像采集获得路面图像及路标图像，将路面图像和路标图像输出至数据处理模块； 

数据处理模块，对接收到的路面图像进行处理得到第一数字图像，对接收到的路标图像进行处理得到第二数字图像，将第一数字图像拼接获得路面的连续的数字图像，利用图像识别方法对路面的连续的数字图像中的裂缝进行识别获得包含裂缝的第一数字图像，根据获得的包含裂缝的第一数字图像的拍摄时间获得GPS定位信息及第二数字图像，根据GPS定位信息及第二数字图像确定路面裂缝的位置信息并输出； 

电源，为控制模块、图像采集模块和数据处理模块供电。 

上述系统中，所述控制模块包括：GPS接收机和脉冲产生器； 

所述GPS接收机接收GPS卫星输出的GPS定位信息，将GPS定位信息输出至脉冲产生器和数据处理模块； 

所述GPS定位信息包括速度、方向、经度、纬度和定位时间； 

所述脉冲产生器从GPS定位信息中获得速度信息，根据获得的速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，并将该时间的倒数作为触发信号输出至图像采集模块。 

较佳地，所述控制模块进一步包括： 

参数控制单元，将设置的拍摄参数及光源控制信号输出至图像采集模块。 

上述系统中，所述图像采集模块包括线阵摄像机、面阵摄像机和光源； 

所述线阵摄像机根据接收到的触发信号及拍摄参数对路面进行拍摄获得路面图像，将获得的路面图像及拍摄时间输出至数据处理模块； 

所述面阵摄像机根据获得的触发信号及拍摄参数对路标进行拍摄获得路标图像，将获得的路标图像及拍摄时间输出至数据处理模块； 

所述光源根据获得的光源控制信号为线阵摄像机和面阵摄像机提供拍摄所需的背景光。 

上述系统中，所述数据处理模块包括第一采集卡、第二采集卡、GPS数据处理单元、数据库和数据分析单元； 

所述第一采集卡对获得的路面图像进行采集和量化后，压缩编码成第一数字图像输出至数据库，将第一数字图像的拍摄时间输出至数据库； 

所述第二采集卡对获得的路标图像进行采集和量化后，压缩编码成第二数字图像输出至数据库，将第二数字图像的拍摄时间输出至数据库； 

所述GPS数据处理单元对接收到的GPS定位信息进行解析，获得GPS定位信息中的速度、方向、经度、纬度和定位时间，将GPS定位信息中的速度、方向、经度、纬度和定位时间输出至数据库； 

所述数据库按照时间存储第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度； 

所述数据分析单元根据外部输入的图像分析指令从数据库中读取第一数字图像，按照时间顺序将第一数字图像拼接成路面的连续的数字图像，利用图像识别方法从路面的连续的数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像，根据包含路面裂缝的第一数字图像的拍摄时间从数据库中读取与该时间对应的第二数字图像、GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度，输出获得的第二数字图像、GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度。 

一种基于图像的路面裂缝检测方法，该方法包括： 

A、根据GPS定位信息产生触发信号； 

B、根据触发信号对被测路面进行拍摄获得路面图像的模拟信号和拍摄时间，对路面图像的模拟信息号进行处理得到第一数字图像，根据触发信号对路标进行拍摄获得路标图像的模拟信号和拍摄时间，对路标图像的模拟信息号进行处理得到第二数字图像，并按照时间存储第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息； 

C、利用图像处理方法获得包含路面裂缝的第一数字图像，根据包含路面裂缝的第一数字图像及时间获得第二数字图像及GPS定位信息，输出获得的第二数字图像及GPS定位信息。 

较佳地，步骤A之前进一步包括：获取GPS定位信息； 

所述GPS定位信息包括速度、方向、经度、纬度和定位时间。 

上述方法中，所述步骤A包括： 

从GPS定位信息中提取速度，根据速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，将该时间的倒数作为触发信号的频率输出触发信号，在输出触发信号的同时输出拍摄参数及光源控制信号。 

上述方法中，步骤B所述对路面图像的模拟信号进行处理得到第一数字图像包括：对路面图像的模拟信号进行采集和量化获得数字信号，对数字信号进行压缩编码获得第一数字图像； 

步骤B所述对路标图像的模拟信号进行处理得到第二数字图像包括：对路标图像的模拟信号进行采集和量化获得数字信号，对数字信号进行压缩编码获得第二数字图像。 

上述方法中，所述步骤C包括： 

根据存储的第一数字图像的拍摄时间，利用拼接技术将第一数字图像按拍摄时间拼接成被测路面连续的数字图像； 

利用图像识别方法，从拼接成的被测路面的连续的数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像，并获得该第一数字图像对应的拍摄时间； 

根据包含路面裂缝的第一数字图像对应的拍摄时间，从存储的第二数字图像及GPS定位信息中获取与第一数字图像的拍摄时间相同的第二数字图像和GPS定位信息，输出第二数字图像及GPS定位信息。 

由上述的技术方案可见，本发明提供了一种基于图像的路面裂缝检测系统，还提供了一种基于图像的路面裂缝检测方法。采用本发明的系统和方法，根据速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，并将该时间的倒数作为触发信号的频率输出触发信号，这就避免了速度不稳定时根据固定频率进行拍摄获得的路面图像不连续、漏拍或重复拍摄的问题，提高了检测的准确度；采用具有逐行成像功能的线阵摄像机拍摄路面图像，降低了后续图像拼接的复杂度，提高了检测效率；利用GPS定位信息和含有路边里程桩的第二数字图像确定路面裂缝的具体位置，进一步提高了检测的准确度。 

附图说明

图1为现有的利用摄像机检测路面裂缝系统的结构示意图。 

图2为本发明基于图像的路面裂缝检测系统的结构示意图。 

图3为本发明基于图像的路面裂缝检测方法的流程图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。 

本发明提供了一种基于图像的路面裂缝检测系统，该系统包括：控制模块，根据接收到的全球定位系统GPS定位信息生成触发信号，输出触发信号至图像采集模块，输出获得的GPS定位信息至数据处理模块；图像采集模块，根据接收到的触发信号对路面及路标进行图像采集，获得路面图像及路标图像，将路面图像和路标图像输出至数据处理模块；数据处理模块，对接收到的路面图像进行处理得到第一数字图像，对接收到的路标图像进行处理得到第二数字图像，将第一数字图像拼接获得路面的连续的数字图像，利用图像识别方法对路面的连续的数字图像中的裂缝进行识别获得包含裂缝的第一数字图像、根据获得的包含裂缝的第一数字图像的拍摄时间获得GPS定位信息及第二数字图像，根据GPS定位信息及第二数字图像确定路面裂缝的位置信息并输出；电源，为控制 模块、图像采集模块和数据处理模块供电。 

本发明提供了一种基于图像的路面裂缝检测方法，该方法包括：A、根据GPS定位信息产生触发信号；B、根据触发信号获得第一数字图像和第二数字图像，并按照时间存储第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息；C、利用图像处理方法获得包含路面裂缝的第一数字图像，根据包含路面裂缝的第一数字图像及时间获得第二数字图像及GPS定位信息，输出获得的第二数字图像及GPS定位信息。 

图2为本发明基于图像的路面裂缝检测系统的结构示意图。现结合图2，对本发明基于图像的路面裂缝检测系统的结构进行说明，具体如下： 

本发明基于图像的路面裂缝检测系统包括：电源20、控制模块21、图像采集模块22和数据处理模块23。 

本发明的基于图像的路面裂缝检测系统配置在一台检测车上；或者本发明的基于图像的路面裂缝检测系统的电源20、控制模块21、图像采集模块22、数据处理模块23的第一采集卡231、第二采集卡232、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)数据处理单元233和数据库234配置在一台检测车上，数据处理模块23的数据分析单元235配置在后续对数据进行处理的计算机上。 

电源20为控制模块21、图像采集模块22和数据处理模块23各模块中的内部组成单元和元件进行供电。 

控制模块21根据接收到的GPS定位信息生成触发信号，输出触发信号至图像采集模块22，输出获得的GPS定位信息至数据处理模块23。进一步地，控制模块21输出设置的拍摄参数及光源控制信号至图像采集模块22。 

图像采集模块22根据接收到的触发信号对路面及路标进行图像采集，获得路面图像及路标图像，将路面图像及路标图像输出至数据处理模块23。图像采集模块22进一步根据接收到的触发信号、拍摄参数及光源控制信号对路面及路标进行图像采集。 

数据处理模块23对接收到的路面图像进行处理获得第一数字图像，对 接收到的路标图像进行处理获得第二数字图像，将第一数字图像拼接成被测路面的连续的数字图像，利用图像识别方法对获得的被测路面的连续的数字图像中的裂缝进行识别，获得包含路面裂缝的第一数字图像，根据包含路面裂缝的第一数字图像确定GPS定位信息及第二数字图像，以确定路面裂缝的位置信息。数据处理模块23对路面图像进行处理获得第一数字图像为数据处理模块23对路面图像进行采集和量化后，压缩编码成第一数字图像；数据处理模块23对路标图像进行处理获得第二数字图像为数据处理模块23对路标图像进行采集和量化后，压缩编码成第二数字图像。 

本发明的基于图像的路面裂缝检测系统中，控制模块21包括参数控制单元211、GPS接收机212和脉冲产生器213；图像采集模块22包括光源221、线阵摄像机222和面阵摄像机223；数据处理模块23包括第一采集卡231、第二采集卡232、GPS数据处理单元233、数据库234及数据分析单元235。 

控制模块21的参数控制单元211将用户设置的摄像机的拍摄参数输出至图像采集模块22的线阵摄像机222和面阵摄像机223，以使线阵摄像机222和面阵摄像机223根据拍摄参数调节拍摄的图像质量。摄像机参数可包括曝光时间、相机增益和物距等。进一步地，参数控制单元211可输出光源控制信号至图像采集模块22的光源221，以使图像采集模块22根据获得的光源控制信号调节光源221提供的拍摄背景光的强弱。 

当设置的拍摄参数可直接加载于线阵摄像机222和面阵摄像机223，设置的光源控制信号可直接加载于光源221，可省略参数控制单元211，直接将设置的拍摄参数输出至线阵摄像机222和面阵摄像机，将光源控制信号输出至光源221。 

GPS接收机212接收GPS卫星输出的GPS定位信息，将GPS定位信息输出至脉冲产生器213和数据处理模块23的GPS数据处理单元233。GPS定位信息包括速度、方向、经度和纬度，还可进一步包括定位时间。本发明的GPS定位信息为检测车的速度、方向、经度、纬度和定位时间。GPS卫 星输出GPS定位信息至GPS接收机212的同时，可输出时间至GPS接收机。本发明的GPS接收机212可选用GARMINeTrex Lengend C型GPS接收机。 

脉冲产生器213接收到GPS接收机212的GPS定位信息，根据预定的GPS定位信息中速度、方向、经度、纬度和定位时间的输出顺序，从GPS定位信息中识别出速度信息；脉冲产生器213根据获得的检测车的速度计算检测车行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，并以该时间的倒数作为触发信号输出至图像采集模块22的线阵摄像机222和面阵摄像机223。具体的，脉冲产生器213将计算获得的触发信号以方波的形式从脉冲产生器213的并口输出至线阵摄像机222的触发口；触发信号的频率与检测精度成正比，检测精度越高，触发信号的频率越高。本发明基于图像的路面裂缝检测系统的检测精度为检测2毫米的裂缝，脉冲产生器213根据获得的检测车的速度计算检测车行驶2毫米的距离所需的时间，并将该时间的倒数作为触发信号。本发明的脉冲产生器213采用以MCS51单片机为核心的嵌入式系统，该系统从串口获取GPS接收机212输出的检测车速度，根据检测车行驶速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，将该时间作为MCS51单片机的计数初值，每间隔上述计算获得的时间，MCS51单片机的计数器加1，从MCS51单片机的并口输出触发信号至线阵摄像机222和面阵摄像机223。 

图像采集模块22的光源221根据获得的光源控制信号为线阵摄像机222及面阵摄像机223提供拍摄图像所需的背景光。 

线阵摄像机222根据接收到的触发信号对路面图像进行拍摄获得路面图像，将获得的路面图像及拍摄时间输出至数据处理模块23的第一采集卡231。线阵摄像机222固定于检测车顶部，距离地面的垂直距离可调，该垂直距离能够使线阵摄像机222拍摄范围为一个车道的宽度，且线阵摄像机222每次拍摄只成像一行。由于触发信号的频率与检测车行驶相同的距离所需的时间成反比，不论检测车行驶的速度如何变化，在检测车每行驶被测裂缝长度的距离线阵摄像机222就完成一次拍摄，这就避免了检测车行驶速度不稳定时根据固定频率进行拍摄的线阵摄像机222获得的路面图像不连续、 漏拍和重复拍摄的问题。根据本发明的检测精度，线阵摄像机222在检测车每前进2毫米时完成一次路面图像拍摄。本发明的线阵摄像机222选用BASLER L402K线阵摄像机，线阵摄像机222的镜头选用尼康Nikor28mmf/2.8D型号镜头；线阵摄像机222通过固定支架固定于承载车顶部距地面垂直高度240厘米至260厘米的位置。 

面阵摄像机223根据获得的触发信号对路标进行拍摄获得路标图像，将获得的路标图像及拍摄时间输出至数据处理模块23的第二采集卡232。本发明的路标图像为路边的里程桩图像。本发明的路面图像采集系统的面阵摄像机223选用sony摄像机，且安装于检测车靠近路边里程桩的一侧。 

数据处理模块23的第一采集卡231对线阵摄像机222输出的路面图像的模拟信号进行采集和量化后变为数字信号，将转换后的数字信号压缩编码成第一数字图像，输出第一数字图像和拍摄时间至数据库234。本发明的基于图像的路面裂缝检测系统的第一采集卡231选用与线阵摄像机222匹配的MeteroII-CameraLink图像采集卡。第一数字图像为被测路面的数字图像，该被测路面的数字图像不是被测路面的连续的数字图像，而是对线阵摄像机222根据触发信号拍摄的模拟信号进行处理获得的。 

第二采集卡232对面阵摄像机223输出的路标图像的模拟信号进行采集和量化后变为数字信号，将转换后的数字信号压缩编码成第二数字图像，输出第二数字图像和拍摄时间至数据库234。本发明的路标图像为路边的里程桩图像。本发明的基于图像的路面裂缝检测系统的第二采集卡232选用与面阵摄像机223的型号匹配的图像采集卡。第二数字图像为路边里程桩的数字图像，该路边里程桩的数字图像是对面阵摄像机223拍摄的模拟信号进行处理获得的。 

GPS数据处理单元233对控制模块21的GPS接收机212输出的GPS定位信息进行解析，获得检测车的相关信息，将获得的GPS接收机212输出的定位时间和解析GPS定位信息获得的检测车的相关信息输出至数据库234。检测车的相关信息包括检测车的速度、检测车的行驶方向、检测车所 在的经度和纬度信息。 

数据库234按照接收到的时间信息，对第一采集卡231输出的第一数字图像、第二采集卡232输出的第二数字图像和GPS数据处理单元233输出的GPS定位信息进行存储，以使第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息在时间上相对应。数据库234接收到的时间信息包括第一采集卡231输出的拍摄时间、第二采集卡232输出的拍摄时间和GPS数据处理单元233输出的时间信息。 

数据分析单元235根据外部输入的图像分析指令从数据库234中读取存储的第一数字图像，按照时间先后顺序将第一数字图像拼接成被测路面的连续的数字图像，利用图像识别方法从被测路面的连续的数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像，之后根据获得的包含路面裂缝的第一数字图像获得其拍摄时间，最后根据获得的拍摄时间从数据库234中读取与该拍摄时间对应的第二数字图像和GPS信息，根据第二数字图像中的路标图像和GPS信息确定路面裂缝的具体位置。 

本发明的上述实施例中，数据分析单元235从拼接成的被测路面的连续数字图像中获得包含路面裂缝的第一数字图像，可采用现有的图像处理方法，将拼接成的被测路面的连续数字图像经图像增强、二值化和边缘提取，获得包含路面裂缝的第一数字图像；上述图像处理方法属于现有技术的内容，在此不再赘述。 

图3为本发明基于图像的路面裂缝检测方法的流程图。现结合图3，对本发明基于图像的路面裂缝检测方法进行说明，具体如下： 

步骤301：根据GPS定位信息产生触发信号； 

GPS定位信息包括速度、方向、经度和纬度，进一步地，GPS定位信息还包括定位时间。 

根据GPS定位信息产生的触发信号为触发摄像机进行拍摄的信号。 

本步骤还可进一步输出设置的摄像机的拍摄参数及光源控制信号。 

根据GPS定位信息产生触发信号包括：从GPS定位信息中提取速度， 根据速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，将该时间的倒数作为触发信号的频率输出触发信号，在输出触发信号的同时输出拍摄参数及光源控制信号。可根据检测精度与触发信号的频率成正比，比如：检测精度为检测2毫米的路面裂缝，则根据从GPS定位信息中的速度计算行驶2毫米所述的时间，将该时间的倒数作为触发信号的频率。 

步骤302：根据触发信号获得第一数字图像和第二数字图像； 

根据获得的触发信号对被测路面进行拍摄获得路面图像的模拟信号和拍摄时间，对路面图像的模拟信号进行处理得到第一数字图像；根据获得的触发信号对路标进行拍摄获得路标图像的模拟信号和拍摄时间，对路标图像的模拟信号进行处理得到第二数字图像。对路面图像的模拟信号进行处理得到第一数字图像为：对路面图像的模拟信号进行采集和量化获得数字信号，对数字信号进行压缩编码获得第一数字图像。对路标图像的模拟信号进行处理得到第二数字图像为：对路标图像的模拟信号进行采集和量化获得数字信号，对数字信号进行压缩编码获得第二数字图像。 

进一步地，本步骤根据获得的触发信号、拍摄参数及光源控制信号获得路面图像及路标图像的模拟信号。 

采用线阵摄像机对被测路面进行拍摄以获得第一数字图像，这里采用线阵摄像机拍摄被测路面，主要是由于线阵摄像机根据触发信号每次仅成像一行，便于后续图像的拼接处理。由于输出至线阵摄像机的触发信号是由行驶相同距离所需时间计算得到的，这就使得采用线阵摄像机拍摄获得的第一数字图像仅与距离相关而与速度无关，避免了速度不稳定时采用固定频率拍摄获得的路面图像不连续、漏拍和重复拍摄的问题。 

采用面阵摄像机对路标进行拍摄以获得第二数字图像，这里采用面阵摄像机拍摄路标，主要时由于面阵摄像机根据触发信号每次只拍摄一幅图像，后续无需对路标图像进行拼接处理，只需要根据每幅图像中的路标确定被测路面位置信息。 

本发明的第一数字图像为拍摄的路面的数字图像；第二数字图像为拍摄 的路标的数字图像，也就是拍摄的路边的里程桩的数字图像。 

步骤303：按照时间存储第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息； 

按照第一数字图像的拍摄时间、第二数字图像的拍摄时间和GPS定位信息中的定位时间对第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度信息进行存储。 

步骤304：利用图像处理方法获得包含路面裂缝的第一数字图像； 

利用图像处理方法获得包含路面裂缝的第一数字图像包括：首先，根据存储的第一数字图像的拍摄时间，利用拼接技术将第一数字图像按拍摄时间拼接成被测路面连续的数字图像；其次，利用图像识别方法，从拼接成的被测路面的连续的数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像，并获得该第一数字图像对应的拍摄时间。 

从拼接的被测路面的连续数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像可利用现有的图像增强方法、二值化和边缘提取方法，在此不再赘述。 

步骤305：根据包含路面裂缝的第一数字图像及时间获得第二数字图像及GPS定位信息，输出第二数字图像及GPS定位信息； 

根据包含路面裂缝的第一数字图像对应的拍摄时间，从存储的第二数字图像及GPS定位信息中获取与第一数字图像的拍摄时间相同的第二数字图像和GPS定位信息；输出第二数字图像及GPS定位信息。 

根据第二数字图像中的路标图像确定包含裂缝的路面的路标信息，根据GPS定位信息获得准确的路面裂缝的位置信息。 

步骤306：结束。 

本发明的基于图像的路面裂缝检测方法中，在步骤301之前可进一步包括获取GPS定位信息，可利用GPS接收机获得GPS定位信息，GPS定位信息包括速度、方向、经度和纬度，GPS定位信息中还进一步包括定位时间。 

本发明的上述实施例中，根据速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，并将该时间的倒数作为触发信号的频率输出触发信号，这就避免了速度不稳定时根据固定频率进行拍摄获得的路面图像不连续、漏拍或重复拍摄 的问题，提高了检测的准确度；采用具有逐行成像功能的线阵摄像机拍摄路面图像，降低了后续图像拼接的复杂度，提高了检测效率；利用GPS定位信息和路边里程桩确定路面裂缝的具体位置，进一步提高了检测的准确度。 

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种基于图像的路面裂缝检测系统，其特征在于，该系统包括：

控制模块，根据接收到的全球定位系统GPS定位信息生成触发信号，输出触发信号至图像采集模块，输出获得的GPS定位信息至数据处理模块；

图像采集模块，根据接收到的触发信号对路面及路标进行图像采集获得路面图像及路标图像，将路面图像和路标图像输出至数据处理模块；

数据处理模块，对接收到的路面图像进行处理得到第一数字图像，对接收到的路标图像进行处理得到第二数字图像，将第一数字图像拼接获得路面的连续的数字图像，利用图像识别方法对路面的连续的数字图像中的裂缝进行识别获得包含裂缝的第一数字图像，根据获得的包含裂缝的第一数字图像的拍摄时间获得GPS定位信息及第二数字图像，根据GPS定位信息及第二数字图像确定路面裂缝的位置信息并输出；

电源，为控制模块、图像采集模块和数据处理模块供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：GPS接收机和脉冲产生器；

所述GPS接收机接收GPS卫星输出的GPS定位信息，将GPS定位信息输出至脉冲产生器和数据处理模块；

所述GPS定位信息包括速度、方向、经度、纬度和定位时间；

所述脉冲产生器从GPS定位信息中获得速度信息，根据获得的速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，并将该时间的倒数作为触发信号输出至图像采集模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制模块进一步包括：

参数控制单元，将设置的拍摄参数及光源控制信号输出至图像采集模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块包括线阵摄像机、面阵摄像机和光源；

所述线阵摄像机根据接收到的触发信号及拍摄参数对路面进行拍摄获得路面图像，将获得的路面图像及拍摄时间输出至数据处理模块；

所述面阵摄像机根据获得的触发信号及拍摄参数对路标进行拍摄获得路标图像，将获得的路标图像及拍摄时间输出至数据处理模块；

所述光源根据获得的光源控制信号为线阵摄像机和面阵摄像机提供拍摄所需的背景光。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块包括第一采集卡、第二采集卡、GPS数据处理单元、数据库和数据分析单元；

所述第一采集卡对获得的路面图像进行采集和量化后，压缩编码成第一数字图像输出至数据库，将第一数字图像的拍摄时间输出至数据库；

所述第二采集卡对获得的路标图像进行采集和量化后，压缩编码成第二数字图像输出至数据库，将第二数字图像的拍摄时间输出至数据库；

所述GPS数据处理单元对接收到的GPS定位信息进行解析，获得GPS定位信息中的速度、方向、经度、纬度和定位时间，将GPS定位信息中的速度、方向、经度、纬度和定位时间输出至数据库；

所述数据库按照时间存储第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度；

所述数据分析单元根据外部输入的图像分析指令从数据库中读取第一数字图像，按照时间顺序将第一数字图像拼接成路面的连续的数字图像，利用图像识别方法从路面的连续的数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像，根据包含路面裂缝的第一数字图像的拍摄时间从数据库中读取与该时间对应的第二数字图像、GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度，输出获得的第二数字图像、GPS定位信息中的速度、方向、经度和纬度。

6.一种基于图像的路面裂缝检测方法，其特征在于，该方法包括：

A、根据GPS定位信息产生触发信号；

B、根据触发信号对被测路面进行拍摄获得路面图像的模拟信号和拍摄时间，对路面图像的模拟信号进行处理得到第一数字图像，根据触发信号对路标进行拍摄获得路标图像的模拟信号和拍摄时间，对路标图像的模拟信号进行处理得到第二数字图像，并按照时间存储第一数字图像、第二数字图像和GPS定位信息；

C、利用图像处理方法获得包含路面裂缝的第一数字图像，根据包含路面裂缝的第一数字图像及时间获得第二数字图像及GPS定位信息，输出获得的第二数字图像及GPS定位信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A之前进一步包括：获取GPS定位信息；

所述GPS定位信息包括速度、方向、经度、纬度和定位时间。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

从GPS定位信息中提取速度，根据速度计算行驶被测裂缝长度的距离所需的时间，将该时间的倒数作为触发信号的频率输出触发信号，在输出触发信号的同时输出拍摄参数及光源控制信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤B所述对路面图像的模拟信号进行处理得到第一数字图像包括：对路面图像的模拟信号进行采集和量化获得数字信号，对数字信号进行压缩编码获得第一数字图像；

步骤B所述对路标图像的模拟信号进行处理得到第二数字图像包括：对路标图像的模拟信号进行采集和量化获得数字信号，对数字信号进行压缩编码获得第二数字图像。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

根据存储的第一数字图像的拍摄时间，利用拼接技术将第一数字图像按拍摄时间拼接成被测路面连续的数字图像；

利用图像识别方法，从拼接成的被测路面的连续的数字图像中识别出包含路面裂缝的第一数字图像，并获得该第一数字图像对应的拍摄时间；

根据包含路面裂缝的第一数字图像对应的拍摄时间，从存储的第二数字图像及GPS定位信息中获取与第一数字图像的拍摄时间相同的第二数字图像和GPS定位信息，输出第二数字图像及GPS定位信息。

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