CN107059578A - 基于图像处理的路面裂缝病害检测系统 - Google Patents

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CN107059578A
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齐英杰
胡忠林
方彦
孙志刚
杨华龙
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Northeast Forestry University
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Northeast Forestry University
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Repair (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明专利涉及一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，该装置由在线数据采集系统和离线数据分析系统组成。在线数据采集系统主要由路面图像采集系统、探地雷达检测系统、激光检测系统及GPS定位系统组成。检测时可通过图像采集系统获取路面图像，通过探地雷达系统采集路基路面层数据，通过激光检测系统获得路面弯沉、平整度等参数。离线数据分析系统主要由路面图像处理系统、路基病害分析系统、路基路面管理系统和路基路面信息数据库组成。前两个系统实现了路面裂缝病害和路基及路面层病害的检测任务；路基路面管理系统实现了路基路面信息的汇总、处理以及输出路基路面状况报表和维护报告等任务；而路基路面信息数据库则是数据的组织存储媒介。

Description

基于图像处理的路面裂缝病害检测系统
技术领域
本发明专利涉及一种路面裂缝病害检测系统，特别是公开一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，是一种车载的自动检测技术，采用激光扫描和图像处理相结合的方式来进行高速公路路面的病害与环境健康监测，可以实时地对采集的数据进行处理。
背景技术
公路交通是支持国家经济发展与社会进步的重要基础设施，在国民经济和人民生活中占有重要地位。在新建、改扩建大量公路尤其高等级公路的同时，对已建成公路进行养护管理也成为一个重要问题。公路的养护管理需要定期对公路路基路面状况进行调查，以便给出相应的维护策略。若能在路基路面病害出现初期将其发现并进行处理，那么公路的维护费用将大大降低，公路的使用寿命也能得到延长。传统的公路路面病害检测技术已愈来愈不能适应公路发展的要求，其主要问题在于检测速度慢、精度低，结果不稳定、数据丢失、不能对采集的数据进行实时处理等缺点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明专利采取了实时数据采集和离线病害检测相结合的路面裂缝病害检测模式，利用高性能的处理器及先进的硬件、软件检测子系统对采集的数据进行实时有效地处理。
本发明专利是这样实现的：一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，其中，在线数据采集系统主要由路面图像采集系统、探地雷达检测系统、激光检测系统及GPS定位系统组成。在检测车行驶过程中，系统可通过高速、高精度图像传感器和高性能图像采集卡获取路面图像，通过探地雷达系统采集路基路面层数据，以及利用激光弯沉测定仪、激光路面平整度测定仪等设备获得路面弯沉、平整度等参数。与此同时，在GPS接收机及里程计的辅助下系统还可以记录空间位置信息，以供维护管理使用。在线数据采集系统获得的实验数据可以通过数据线实时存储在工控机的硬盘存储器上，供后续处理使用。
离线数据分析系统主要由路面图像处理系统、路基病害分析系统、路基路面管理系统和路基路面信息数据库组成。路面图像处理系统和路基病害分析系统主要实现了路面裂缝病害和路基及路面层病害的检测任务，给出病害的类型和严重程度为路基路面管理系统提供数据支持；路基路面管理系统作为公路信息管理系统的重要组成部分承担着路基路面信息的汇总、处理、管理以及输出路基路面状况报表和维护策略报告等任务；而路基路面信息数据库则是数据的组织存储媒介。
本发明专利的优点是，检测速度快、精度高、结果稳定、数据不易丢失，解决了传统检测系统对采集的数据不能实时处理的缺点。同时，它的操纵方便，能够适用于各种公路路面的病害检测，并且能与传统的检测装置之间保持良好的相关性。
附图说明
图1是本发明专利基于图像处理的路面裂缝病害检测系统的总体结构框图。
图2是本发明专利图像处理的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的实施例作进一步详细描述：
基于图像处理的路面裂缝病害检测系统总体结构框图，在照明光源的照射下，线阵摄像机沿道路方向平稳扫描，获取路面图像，采集时的行频达到了10000行/秒，通过高速采集卡将图像连续保存在工业计算机的存储器中，同时记录下当前的里程位置。在后期处理中，通过模式识别的方法识别这些路面破损并计算其面积，得到路面破损信息。
高速视频采集系统采用压缩和存储分开进行的方式，系统介于摄像机及采集卡硬件和图像数据之间，通过人机交互操作将采集卡获取的数字信息转换成特定的视频格式，并将其存储到计算机硬盘中。采集软件主要完成采集指令解释、内存空间分配、数据格式转换、数据压缩、视频存储、用户操作响应等功能。在采集过程中，为了防止由于处理和存储超时导致失帧，避免数据压缩、图像变换等比较耗时的处理，将视频数据保存为连续的无压缩的大文件格式。然后，在视频导出过程中根据应用需要导出为一定的压缩格式，最大限度地保证视频数据无失帧的保存，有效地减小存储空间。
通过里程位置来进行公路养护施工过程中的定位，GPS位置来实现路面病害信息与GIS信息的关联。系统通过里程编码器和GPS接收机，在图像采集的同时获取系统当前的位置。由于实际公路上的里程桩间的距离并非完全一致，而且常表现出不确定性，为了公路养护施工的方便，通常以里程桩为依据，每间隔一定的距离(比如1公里)进行里程校正。根据这一系列校正值对，通过线性内插的方法，可以将每张图像对应的公路里程位置精确计算出来。校正值对越密集，通过内插方法得到的位置也就越准确。最后由数据处理及分析系统的数据管理上传服务上传至数据服务器中,用于WEB系统进行后续的数据成果展示。
如图2所示，图像处理的流程图，它涵盖了从图像去噪预处理到图像识别过程中所涉及的一些处理方法。整个图像处理分为8个模块，这8个模块串联起来实现了图像的完整处理过程。

Claims (4)

1.一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，它由在线数据采集系统和离线数据分析系统组成，其中，在线数据采集系统主要由路面图像采集系统、探地雷达检测系统、激光检测系统及GPS定位系统组成；离线数据分析系统主要由路面图像处理系统、路基病害分析系统、路基路面管理系统和路基路面信息数据库组成。在照明光源的照射下，线阵摄像机沿道路方向平稳扫描，获取路面图像，同时记录下当前的里程位置。图像处理分为8个模块，这8个模块串联起来实现了图像的完整处理过程。同时，以里程桩为依据，每间隔一定的距离进行里程校正。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，其特征在于：在照明光源的照射下，线阵摄像机沿道路方向平稳扫描，获取路面图像，采集时的行频达到10000行/秒，通过高速采集卡将图像连续保存在工业计算机的存储器中。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，其特征在于：整个图像处理分为8个模块，这8个模块串联起来实现了图像的完整处理过程。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的路面裂缝病害检测系统，其特征在于：以里程桩为依据，每间隔一定的距离(比如1公里)进行里程校正。根据一系列校正值对，通过线性内插的方法，将每张图像对应的公路里程位置精确计算出来。
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