CN103822597B - 一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法，选取距地面垂直高度为h的P点作为拍摄点进行两次拍摄，拍摄图像分别为图a和b，分别选坑洞周向边缘的任意两点A，B作为第一，第二次拍摄目标点，记录两次拍摄时P点与A、B构成的线段PA，PB与竖直方向的夹角α，β及PA，PB在水平面上投影的夹角θ，带入得AB的实际尺寸；采用图像处理技术处理图a和b使A、B两点在同一图像c内，并对图c进行矫正，根据线段AB和待测坑洞在图像c中所占像素点数，再通过得坑洞实际面积S。该方法能高效地计算路面坑洞面积，测量便捷且测量成本低，不需要其他参考物或者参考标尺，能更好地帮助相关人员进行道路维修和养护。

Description

一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法

技术领域

本发明涉及一种物体实际面积测量的方法，尤其涉及一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法。

背景技术

道路养护是指对道路以及道路上的建筑、设施等进行保养和维护。在道路养护中，一个重要的部分就是及时修复道路的破损部分，保证行车安全，延长道路的使用年限，推迟道路的重建时间。尽管公路养护成为当前公路行业的发展趋势，但是公路养护观念和相关技术仍处于初级阶段，养护机械化程度低，养护生产落后，很大程度上以人工操作为主，导致工作效率低，工程质量缺乏保证。目前，对于道路检测以及路况信息采集等工作大多采用的是简单的人工记录，这种方式不仅工作效率低下，而且对于路况信息的记录也不能做到十分的精确。

道路检测车继承和应用了现代信息技术，能够在车辆正常行驶状态下，自动完成道路图像、路面形状、道路设施等数据的采集、分析和存储，但是其成本较高，而且道路检测车一般应用于高速公路、高等级公路、机场道路等，对于占据全国所有道路很大比例的城乡道路、市县道路以及一些偏远道路并不适用。同时，现有的测量方法一般都是选定既定的参考物或者对测量系统进行标定的方式进行测量，但是这种方法测量步骤繁琐，对测量环境以及参考物的放置比较高。

因此，目前还没有专门的方法能够在任意环境且无参考物的情况下对道路坑洞面积进行测量。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法，该方法中采用移动通讯设备中的重力感应设备和方向感应设备，具体测量方法包括如下步骤：

1)将移动通讯设备放置在待测坑洞周围任意位置，打开设备摄像头，并保存摄像头距离地面的垂直高度为h，此时摄像头拍摄点为P；

2)将待测坑洞周向边缘的任意一点A作为第一次目标拍摄点，使移动通讯设备摄像头的拍摄中心对准第一次拍摄目标点A，读取当前移动通讯设备重力感应设备检测的拍摄点P和第一次拍摄目标点A构成的线段PA与竖直方向的夹角α、方向感应设备检测的拍摄点P和第一次拍摄目标点A构成的线段PA在水平面上的投影与正北方向的夹角θ_A，并保存当前拍摄的图像a；

3)保持拍摄点为P，将待测坑洞周向边缘任意一点B作为第二次目标拍摄点，使移动通讯设备摄像头的拍摄中心对准第二次目标拍摄点B，读取当前移动通讯设备重力感应设备检测的拍摄点P和第二次目标拍摄点B构成的线段PB与竖直方向的夹角β，方向感应设备检测的拍摄点P和第二次目标拍摄点B构成的线段PB在水平面上的投影与正北方向的夹角θ_B，并保存当前拍摄的图像b；

4)将上述采集的数据带入公式(1)计算A，B两点之间的实际尺寸：

$AB=h\·\sqrt{{\tan }^2\mathrm{\α}+{\tan }^2\mathrm{\β}-2\·tan\mathrm{\α}\·tan\mathrm{\β}\·cos\mathrm{\θ}}---\left(1\right);$

其中，θ为线段PA、PB在水平面上投影的夹角，即

5)利用图像处理技术对保存的图像a和图像b进行处理，使A、B两点在同一图像c内，然后根据图像a和图像b的拍摄信息对图像c进行矫正；

6)线段AB在图像c中的所占像素个数为n，整个待测坑洞在图像c中所占像素个数为N，则待测坑洞的面积S为：

$S={\left(\frac{AB}{n}\right)}^2\·N.$

作为优化，移动通讯设备与道路维护中心服务器通讯连接，将测量时的所有数据上传道路维护中心服务器保存。移动通讯设备调用GPS定位功能，标注道路待测坑洞坐标，并将坐标上传道路维护中心服务器。

本发明方法具有如下有益效果：

该利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法能够高效地计算出路面坑洞的周向的实际尺寸以及坑洞面积，测量便捷，不需要其他参考物或者参考标尺，并且移动通讯设备具有GPS定位功能和网络传输功能，GPS定位功能可以对道路出现坑洞的地方进行定位，网络传输功能可以完成测量数据的实时上传、保存，便于后期道路维护分析，同时该方法测量成本低，能更好地帮助相关人员进行道路维修和养护。

附图说明

图1为移动通讯设备测量路面坑洞周向边缘任意两点实际尺寸的原理示意图。

图2为移动通讯设备测量路面坑洞面积的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图1，2和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法，该方法中采用移动通讯设备(移动通讯设备可以是手机，平板电脑等)中的重力感应设备和方向感应设备，此处移动通讯设备主要包括平板电脑，手机等，具体测量方法包括如下步骤：

1)将移动通讯设备放置在待测坑洞周向边缘任意位置，打开设备摄像头，并保存摄像头距离地面的垂直高度为h，此时摄像头拍摄点为P，图1中的O点二维直角坐标系的原点，也是点P在水平面线上的正投影，OP的长度即P点的高度h，h＝1.40m；

2)将待测坑洞周向边缘的任意一点A作为第一次目标拍摄点，使移动通讯设备摄像头的拍摄中心对准第一次拍摄目标点A，读取当前移动通讯设备重力感应设备检测的拍摄点P和第一次拍摄目标点A构成的线段PA与竖直方向的夹角α，α＝66.98°、方向感应设备检测拍摄点P和第一次拍摄目标点A构成的线段PA在水平面上的投影与正北方向的夹角θ_A，θ_A＝227.00°，以正北方为0°，并保存当前拍摄的图像a；

3)保持拍摄点为P，将待测坑洞周向边缘任意一点B作为第二次目标拍摄点，使移动通讯设备摄像头的拍摄中心对准第二次目标拍摄点B，读取当前移动通讯设备重力感应设备检测的拍摄点P和第二次目标拍摄点B构成的线段PB与竖直方向的夹角β，β＝72.00°、方向感应设备检测拍摄点P和第二次目标拍摄点B构成的线段PB在水平面上的投影与正北方向的夹角θ_B，θ_B＝279.00°，以正北方为0°，并保存当前拍摄的图像b；

4)将上述采集的数据带入公式(1)计算A，B两点之间的实际尺寸：

$AB=h\·\sqrt{{\tan }^2\mathrm{\α}+{\tan }^2\mathrm{\β}-2\·tan\mathrm{\α}\·tan\mathrm{\β}\·cos\mathrm{\θ}}---\left(1\right);$

其中，θ为线段PA、PB在水平面上投影的夹角，即θ＝|θ_A-θ_B|＝52°；

5)利用图像处理技术(此处图像处理技术为图像归一化、图像配准、图像拼接以及图像融合等已经非常成熟的现有技术)对保存的图像a和图像b进行处理，使A、B两点在同一图像c内，然后根据图像a和图像b的拍摄信息(此处拍摄信息主要指拍摄焦距和角度)对图像c进行矫正，以克服待测坑洞在图像c中的畸变对测量结果准确性的影响；

6)根据A，B两点构成的线段的实际长度和该线段在图像c中所占像素点个数可以推导出每个像素点的实际长度及实际面积，再结合整个坑洞在图像c中所占的像素点数，即可推算出坑洞的实际面积。

线段AB在图像c中的所占像素个数为n，整个待测坑洞在图像c中所占像素个数为N，则待测坑洞的面积S为：

$S={\left(\frac{AB}{n}\right)}^2\·N.$

作为优化，移动通讯设备与道路维护中心服务器通讯连接，将检测时的所有数据上传道路维护中心服务器保存，实现数据的上传、保存，便于以后的道路维护分析。

移动通讯设备还可以调用GPS定位功能，标注道路待测坑洞坐标，并将坐标上传道路维护中心服务器，从而便于之后的道路维护和维修材料调度和运输。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法，其特征在于：该方法中采用移动通讯设备中的重力感应设备和方向感应设备，具体测量方法包括如下步骤：

1)将移动通讯设备放置在待测坑洞周围任意位置，打开设备摄像头，并保存摄像头距离地面的垂直高度为h，此时摄像头拍摄点为P；

2)将待测坑洞周向边缘的任意一点A作为第一次目标拍摄点，使移动通讯设备摄像头的拍摄中心对准第一次拍摄目标点A，读取当前移动通讯设备重力感应设备检测的拍摄点P和第一次拍摄目标点A构成的线段PA与竖直方向的夹角α、方向感应设备检测的拍摄点P和第一次拍摄目标点A构成的线段PA在水平面上的投影与正北方向的夹角θ_A，并保存当前拍摄的图像a；

3)保持拍摄点为P，将待测坑洞周向边缘任意一点B作为第二次目标拍摄点，使移动通讯设备摄像头的拍摄中心对准第二次目标拍摄点B，读取当前移动通讯设备重力感应设备检测的拍摄点P和第二次目标拍摄点B构成的线段PB与竖直方向的夹角β，方向感应设备检测的拍摄点P和第二次目标拍摄点B构成的线段PB在水平面上的投影与正北方向的夹角θ_B，并保存当前拍摄的图像b；

4)将上述采集的数据带入公式(1)计算A，B两点之间的实际尺寸：

$AB=h\·\sqrt{{\tan }^2\mathrm{\α}+{\tan }^2\mathrm{\β}-2\·tan\mathrm{\α}\·tan\mathrm{\β}\·cos\mathrm{\θ}}---\left(1\right);$

其中，θ为线段PA、PB在水平面上投影的夹角，即θ＝|θ_A-θ_B|；

5)利用图像处理技术对保存的图像a和图像b进行处理，使A、B两点在同一图像c内，然后根据图像a和图像b的拍摄信息对图像c进行矫正；

6)若线段AB在图像c中的所占像素个数为n，整个待测坑洞在图像c中所占像素个数为N，则待测坑洞的面积S为：

$S={\left(\frac{AB}{n}\right)}^2\·N.$

2.根据权利要求1所述的利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法，其特征在于：所述移动通讯设备与道路维护中心服务器通讯连接，将测量时的所有数据上传道路维护中心服务器保存。

3.根据权利要求1所述的利用移动通讯设备进行道路坑洞面积测量的方法，其特征在于：所述移动通讯设备调用GPS定位功能，标注道路坑洞坐标，并将坐标上传道路维护中心服务器。