CN110967345B - 一种人行道破损检测装置及破损砖块识别定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人行道破损检测装置及破损砖块识别定位方法，包括车体，车体设置在车架的上方，行走机构设置在车架的下方；电源设置在车体上，用于为行走机构及检测系统供电；支撑板固定设置在车体的后端，且延伸至车体的外侧，检测系统安装在支撑板上；检测系统用于获取待检测路面图像及路面位置信息；根据路面图像及位置信息，得到图像中各个砖块的位置信息以及各个砖块的破损程度并存储；本发明通过在车体上设置检测系统，通过检测系统实现了对人行道破损砖块的快速精确识别和定位，通过采用在车体的底部设置行走机构，省时省力，结构简单，准确度高。

Description

一种人行道破损检测装置及破损砖块识别定位方法
技术领域
本发明涉及道路检测技术领域，特别涉及一种人行道破损检测装置及破损砖块识别定位方 法。
背景技术
现有道路规划中人行道一般采用单独规划，其目的是为了方便行人通行；当前国内的人 行道大多是由砖块铺设形成；由于恶劣的天气和频繁的使用，致使砖块出现破损，砖块破损会 严重影响到人行道路面的质量和美观，容易对行人造成伤害。到目前为止，有关人行道的检测 都是基于人工检测，这种检测方式费时费力，并且检测人员难以对破损位置进行精确标记。
因此，需要能快速且精确地对人行道砖块破损进行识别和定位，从而能够帮助修补人员 对人行道进行快速修补，避免由于砖块破损而造成的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种人行道破损检测装置及破 损砖块识别定位方法，以实现快速且精确地对人行道破损砖块进行识别和定位。
为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种人行道破损检测装置，包括车体、车架、行走机构、电源、支撑板及 检测系统；
车体设置在车架的上方，行走机构设置在车架的下方；电源设置在车体上，用于为行走 机构及检测系统供电；支撑板固定设置在车体的后端，且延伸至车体的外侧，检测系统安装在 支撑板上；
检测系统用于获取待检测路面图像及路面位置信息；根据路面图像及位置信息，得到图 像中各个砖块的位置信息以及各个砖块的破损程度并存储。
进一步的，检测系统包括图像采集模块、照明模块、控制模块、信号采集模块、处理模 块及存储模块；
图像采集模块设置在支撑板的下表面上，图像采集模块的输出端与处理模块的第一输入 端连接；照明模块设置在支撑板的下表面上；控制模块的第一输出端与图像采集模块的输入端 连接，控制模块的第二输出端与信号采集模块的输入端连接；信号采集模块设置在行走机构上， 信号采集模块的第一输出端与处理模块的第二输入端连接，信号采集模块的第二输出端与控制 模块的输入端连接；处理模块的输出端与存储模块连接；
图像采集模块用于采集路面图像，并将采集到的路面图像传输至处理模块；控制模块用 于根据信号采集模块获取的路面位置信息，控制图像采集模块及信号采集模块的启闭；信号采 集模块用于采集检测装置的位移信息，并将采集的位移信息传输至控制模块及处理模块；处理 模块用于对图像采集模块采集到的路面图像及路面信息进行处理，得到路面图像中各个砖块的 位置信息及各个砖块的破损程度，并将路面图像中各个砖块的位置信息及各个砖块的破损程度 发送到存储模块进行存储。
进一步的，图像采集模块采用两个面阵相机，两个面阵相机对称设置在支撑板的下表面。
进一步的，还包括控制台，控制台设置在车体的前端，控制台用于控制检测装置的启闭 运行。
进一步的，行走机构包括两个驱动电机、电机底座及两个履带机构；两个驱动电机均通 过电机底座固定安装在车架的底部，两个履带机构对称设置在车架的两侧，驱动电机的输出端 与履带机构的输入端连接；
履带机构包括主动轮、拖带轮、导向轮、若干支重轮及履带，主动轮固定套设在驱动电 机的输出轴上；履带套设在主动轮、拖带轮、导向轮及若干支重轮的外侧，主动轮与履带啮合； 主动轮设置在履带的后端，导向轮设置在履带的前端，拖带轮设置在履带的中间部位，若干支 重轮均匀设置在履带的底部。
进一步的，信息采集模块包括编码器、脉冲接收器及计算模块，编码器设置在行走机构 上，编码器的输出端与脉冲接收器的输入端连接，脉冲接收器的输出端与计算模块的输入端连 接，计算模块的输出端与处理模块的第二输入端连接；
编码器用于获取行走机构中驱动轮的角位移信号，并将角位移信号转化为脉冲信号后传 输至脉冲接收器；脉冲接收器用于对编码器输出的脉冲信号进行计数，并将计数结果信号传输 至计算模块，计算模块用于根据计数结果信号，得到检测装置的位置信息，并将位置信息分别 传输至控制模块及处理模块。
本发明还提供了一种人行道破损砖块识别定位方法，包括以下步骤：
步骤1、确定待检测路段信息；启动检测装置，将检测装置运行至待检测路段的起始位 置；
步骤2、控制检测装置沿待检测路段直线前进；
步骤3、判断检测检测车是否达到检测位置；
步骤4、当检测车到达检测位置后，对道路图像进行识别标注；
具体的，采集当前路面图像，并对路面图像进行处理，得到其中各个砖块的位置以及各 个砖块的破损程度；
步骤5、对路面图像中各个砖块的位置信息及各个砖块的破损程度进行存储；
步骤6、待检测装置行驶至待检测路段的末端时，关闭检测装置，完成检测任务。
进一步的，步骤1中，检测路段信息包括检测路段的长度、检测路段所处位置、检测路 段中各个位置对应砖块的模板图像和砖块的边长。
进一步的，步骤4中，道路图像识别标注阶段，具体包括：
步骤41、当检测装置到达检测位置，对当前的检测位置进行照明；
步骤42、获取当前的检测车总移动距离及当前位置处砖块的模板图像；
步骤43、获取当前检测路面位置处的检测图像，并对检测图像中不属于砖块图像的部分 进行剪裁，得到原始图像；
步骤44、对所获取的模板图像和原始图像进行图像滤波去噪；
步骤45、基于归一化相关系数匹配算法，用模板图像遍历原始图像上的各个像素点，得 到各个像素点处的匹配值；
步骤46、设定第一匹配阈值，判断步骤45中各个像素点处的匹配值是否大于设定的第 一匹配阈值；当像素点处的匹配值大于第一匹配阈值时，保留像素点所对应的匹配值，执行步 骤47；当像素点处的匹配值小于第一匹配阈值时，舍弃像素点所对应的匹配值；
步骤47、依据模板图像的边长，以保留的像素点为顶点划分网格，并依据每个像素点对 应的匹配值对网格进行编码；
步骤48、将上述所有网格按照匹配值进行排序，并选定其中匹配值最高的网格；
步骤49、依据NMS算法，设定重叠面积阈值，并开始遍历其余的网格；如果和当前匹配值最高网格的重叠面积大于重叠面积阈值，舍去此网格，否则，保留网格，并执行步骤410；
步骤410、对保留的网格进行判断，如果存在一个以上的保留网格，将保留的网格再次 按照匹配值进行排序，并选取其中的匹配值最高的网格，即重复执行步骤48-49；如果不存在 一个以上的保留网格，则执行步骤411；
步骤411、设定第二匹配阈值，判断上述保留的各个网格的匹配值是否大于设定的第二 匹配值；如果所有的网格的匹配值均大于第二匹配值，执行步骤413；如果存在一个或多个网 格的匹配值小于第二匹配阈值，执行步骤412；
步骤412、当存在一个或多个网格的匹配值小于设定的第二匹配阈值，则表明当前的检 测位置处存在破损砖块，记录检测车移动到当前检测位置处的总移动距离L，执行步骤413；
步骤413、计算各个保留区域在原始图像中心点位置(Xi,Yi)，i表示从左往右第i个保留 区域；
步骤414、计算原始图像中最左侧保留区域中心点处与原始图像左边界距离D1＝X1，其 中X1表示最左侧砖块的横向坐标；
步骤415、计算原始图像中最右侧保留区域中心点处与原始图像右边界距离D2＝H-Xn， 其中，H表示图像横向尺寸，Xn表示最右侧砖块的横向坐标；
步骤416、判断上述最左侧保留区域中心点处与原始图像左边界距离D1、最右侧保留区 域中心点处与原始图像右边界距离D2，是否大于砖块砖块边长h；如果大于，执行步骤417； 如果小于，执行步骤418；
步骤417、当前检测位置处存在缺损砖块，导致匹配度极低，故记录当前检测位置，即 检测车总移动距离L，并说明存在缺失砖块情况，执行步骤418；
步骤418、计算各相邻保留区域中心点之间距离li；
步骤419、判断各相邻保留区域中心点之间距离li，是否大于1.5倍砖块砖块边长h，如 果大于，执行步骤420；如果小于，执行步骤421；
步骤420、当前检测位置处存在缺损砖块，导致匹配度极低，故记录当前检测位置，即 检测车总移动距离L，并说明存在缺失砖块情况，执行步骤421；
步骤421、关闭照明装置，结束道路图像识别标注阶段。
与现有技术比，本发明的有益效果有：
本发明提供了一种人行道破损检测装置，通过在车体上设置检测系统，通过检测系统实 现了对人行道破损砖块的快速精确识别和定位，通过采用在车体的底部设置行走机构，省时省 力，结构简单，准确度高。
本发明还提供了一种人行道破损砖块识别定位方法，通过采集当前人行道路面图像，并 对采集到的人行道路面图像进行处理，获取其中各个砖块的位置以及各个砖块的破损程度；对 经过处理之后的人行道路面图像信息以及每幅图像所对应的里程位置进行对应存储；实现了对 人行道上破损砖块的准确定位，通过将破损砖块的图像信息与位置信息匹配存储，方便了检测 人员对破损位置的精确标记，为修补人员进行人行道进行快速修补提供依据。
附图说明
图1为本发明所述的一种人行道破损检测装置整体结构示意图；
图2为本发明所述的一种人行道破损检测装置的正视图；
图3为本发明所述的一种人行道破损检测装置的侧视图；
图4为本发明所述的一种人行道破损检测装置的仰视图；
图5为本发明所述的一种人行道破损检测装置中的检测系统结构框图；
图6为本发明所述的一种人行道破损砖块识别定位方法流程图；
图7为本发明所述的一种人行道破损砖块识别定位方法中准备阶段的工作流程图；
图8为本发明所述的一种人行道破损砖块识别定位方法中道路图像识别标注阶段的工 作流程图。
其中，1车体，2车架，3行走机构，4电源，5支撑板，6检测系统，7控制台；31驱 动电机，32电机底座，33履带机构；331主动轮，332拖带轮，333导向轮，334支重轮，335 履带；61图像采集模块，62照明模块，63控制模块，64信号采集模块，65处理模块，66存 储模块；71电源按钮，72检测按钮，73前进按钮，74后退按钮，75左转向按钮，76右转向 按钮。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施 例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做 出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如附图1-5所示，本发明所述的一种人行道破损检测装置，包括车体1、车架2、行走机 构3、电源4、支撑板5、检测系统6及控制台7；车体1设置在车架2的上方，行走机构3 设置在车架2的下方；车体1用于容纳检测人员、安置电源4及控制台7；车体1的中间部位 设置有操作台面，用于容纳检测人员；车架2用于支撑车体1及连接行走机构3，并使行走机 构3保持正确的安装位置；电源4设置在车体1的后端，电源4用于为行走机构3及检测系统 6供电；控制台7设置在车体1的前端，控制台7用于控制行走机构3及检测系统6的启闭； 支撑板5固定设置在车体1的后端，且延伸至车体1的外侧，检测系统6安装在支撑板5上； 检测系统6用于获取待检测路面图像及路面位置信息；根据路面图像及位置信息，得到图像中 各个砖块的位置信息以及各个砖块的破损程度并存储。
行走机构3包括两个驱动电机31、电机底座32及两个履带机构33；两个驱动电机31均通过电机底座32固定安装在车架2的底部，两个履带机构33对称设置在车架2的两侧，驱动电机31的输出端与履带机构33的输入端连接；
履带机构33包括主动轮331、拖带轮332、导向轮333、若干支重轮334及履带335，主动轮331固定套设在驱动电机31的输出轴上；履带335套设在主动轮331、拖带轮332、导向轮333及若干支重轮334的外侧，主动轮331与履带335啮合；主动轮331设置在履带335 的后端，导向轮333设置在履带335的前端，拖带轮332设置在履带335的中间部位，若干支 重轮334设置在履带335的底部。
检测系统6包括图像采集模块61、照明模块62、控制模块63、信号采集模块64、处理模块65及存储模块66；
图像采集模块61设置在支撑板5的下表面上，图像采集模块61的输出端与处理模块65 的第一输入端连接；照明模块62均匀设置在支撑板5的下表面上，照明模块62用于为图像采 集模块提供光源；控制模块63的第一输出端与图像采集模块61的输入端连接，控制模块63 的第二输出端与信号采集模块64的输入端连接；信号采集模块64设置在行走机构3上，信号 采集模块64的第一输出端与处理模块65的第二输入端连接，信号采集模块64的第二输出端 与控制模块63连接，处理模块65的输出端与存储模块66连接；
图像采集模块61用于采集路面图像，并将采集到的路面图像传输至处理模块66；控制 模块63用于根据信号采集模块获取的路面位置信息，控制图像采集模块61及信号采集模块 64的启闭；信号采集模块64用于采集检测装置的位移信息，并将采集的位移信息传输至控制 模块63及处理模块65；处理模块65用于对图像采集模块采集到的路面图像及路面信息进行 处理，得到路面图像中各个砖块的位置信息及各个砖块的破损程度，并将路面图像中各个砖块 的位置信息及各个砖块的破损程度发送到存储模块66进行存储；图像采集模块61采用两个面 阵相机，两个面阵相机对称设置在支撑板5的下表面；照明模块62包括若干个LED灯，若干 个LED灯均匀设置在面阵相机的四周，用于为面阵相机提供照明；
信息采集模块64包括编码器、脉冲接收器及计算模块，编码器设置在行走机构3的主动 轮331上，编码器的输出端与脉冲接收器的输入端连接，脉冲接收器的输出端与计算模块的输 入端连接，计算模块的输出端与处理模块65的第二输入端连接；
编码器用于获取行走机构3中驱动轮的角位移信号，并将角位移信号转化为脉冲信号后 传输至脉冲接收器；脉冲接收器用于对编码器输出的脉冲信号进行计数，并将计数结果信号传 输至计算模块，计算模块用于根据计数结果信号，得到检测装置的位置信息，并将位置信息分 别传输至控制模块63及处理模块65；计算模块用于根据信号设置在左右两侧的主动轮上的两 个脉冲接收器所接收到的脉冲信号个数，计算检测装置距上一次检测位置的位移距离，并计算 检测装置从检测路段的起始位置至当前位置的总移动距离，并将上述计算结果发送到控制模块。
控制台7由检测车控制按钮组成，检测车控制按钮的作用是控制行走机构3的运行以及 控制检测系统启动和关闭；控制台7包括电源按钮71、检测按钮72、前进按钮73、后退按钮 74及左转向按钮75和右转向按钮76；电源按钮71为电源开关，电源按钮71与电源4连接， 电源按钮开启则检测装置开始运行；检测按钮72为检测系统6的开关按钮，检测按钮72开启 则检测系统6开始工作；前行按钮73、后退按钮74、左转向按钮75和右转向按钮76均与行 走机构3连接，用于控制车体实现前进、后退、左转向和右转向动作。
本发明所述的一种人行道破损检测装置，为保证人行道上行人安全，检测车的前进速度 不会超过普通行人速度，即检测车的前进速度设定为4km/h；面阵相机的个数为两个，分别布 置在支撑板5底部的两侧；两个面阵相机在各个参数属性上完全一致；LED灯的个数为16 个，以8个为一组，分别布置在两个面阵相机的四周，16个LED灯在各个参数属性上完全一 致。
如附图6-7所示，本发明还提供了一种人行道破损砖块识别定位方法，包括以下步骤：
步骤1，确定所需待检测路段信息；
待检测路段信息包括检测路段的长度、检测路段所处位置、检测路段中各个位置对应砖 块的模板图像和砖块的边长；
步骤2，按下电源按钮，启动人行道破损砖块检测装置；
步骤3，输入检测路段信息；
步骤4，通过控制控制台上的前行按钮73、后退按钮74、左转向按钮75和右转向按钮 76，进而控制检测装置的运行；判断检测车是否达到检测路段的起始位置，如果达到，执行步 骤5；如果没有达到检测路段的起始位置，则执行步骤4；
步骤5，当检测车处于检测路段的起始位置，按下检测按钮，开始进行人行道破损路面 的检测任务；
步骤6，记当前检测车的总移动距离L＝0；
步骤7，控制检测装置沿检测路段直线运行；
步骤8，控制模块依据检测人员的对控制按钮的操作，判断当前检测车的运行状态，如 果前进按钮被按下，即检测车沿检测路段直线行走，则执行步骤9；否则执行步骤7；
步骤9，当检测车沿检测路段直线行走，控制模块控制信息采集模块开始工作，此时行 走机构的左、右主动轮每转过一个角度θ，设置在左右主动轮上的左右编码器分别输出一个脉 冲信号；
步骤10，左右脉冲接收器接收左右编码器所输出的脉冲信号，并对各自所接收到的脉冲 信号进行计数，记左脉冲接收器所接的脉冲信号个数为N1，记右脉冲接收器所接的脉冲信号 个数为N2；
步骤11，依据左右脉冲接收器接收的脉冲信号个数，计算检测车距上一次检测位置的位 移距离S，其公式为：
S＝为原始图像中处像素点的匹配值，M，N为模板图像的尺寸，Si，j(m，n)表示原始图像 中处的像素值，T(m，n)表示模板图像处的像素值，
Figure BDA0002293715860000101
表示模板图像的像素均值。
步骤8，设定第一匹配阈值，判断上述各个点处的匹配值是否大于设定的第一匹配阈值， 如果大于，保留像素点所对应的匹配值，执行步骤9，如果小于，则舍像素点所对应的匹配值；
步骤9，依据模板图像的边长，以上述所保留的像素点为顶点划分网格，并依据每个像 素点对应的匹配值对网格进行编码；
步骤10，将上述所有网格按照匹配值进行排序，并选定其中匹配值最高的网格；
步骤11，依据NMS算法，设定重叠面积阈值，并开始遍历其余的网格，如果和当前匹配值最高网格的重叠面积大于重叠面积阈值，舍去此网格，否则，保留网格，并执行步骤12；
步骤12，对保留的网格进行判断，如果存在1个以上的保留网格，将保留的网格再次按 照匹配值进行排序，并选取其中的匹配值最高的网格，即重复执行步骤10和步骤11，如果不 存在1个以上的保留网格，则执行步骤13；为使网格能够较好的覆盖住砖块图像，所述的重 叠面积阈值应取较大值。
步骤13，设定第二匹配阈值，判断上述保留的各个网格的匹配值是否大于设定的第二匹 配值，如果所有的网格的匹配值均大于第二匹配值，执行步骤15，如果存在一个或多个网格 的匹配值小于第二匹配阈值，执行步骤14；第一匹配阈值小于第二匹配阈值；在不同的情况 下，第一匹配阈值与第二匹配阈值可进行更改。
步骤14，当存在一个或多个网格的匹配值小于设定的第二匹配阈值，则表明当前的检测 位置处存在破损砖块，记录检测车移动到当前检测位置处的总移动距离L，执行步骤15；
步骤15，计算各个保留区域在原始图像中心点位置(Xi，Yi)，i表示从左往右第i个保留 区域，即第i个保留区域其中心位置处像素坐标为(Xi，Yi)；
步骤16，计算原始图像中最左侧保留区域中心点处与原始图像左边界距离D1＝X1，其 中X1表示最左侧砖块的横向坐标；
步骤17，计算原始图像中最右侧保留区域中心点处与原始图像右边界距离D2＝H-Xn， 其中，H表示图像横向尺寸，Xn表示最右侧砖块的横向坐标；
步骤18，判断上述最左侧保留区域中心点处与原始图像左边界距离D1、最右侧保留区 域中心点处与原始图像右边界距离D2，是否大于砖块砖块边长h，如果大于，执行步骤19； 如果小于，执行步骤20；
步骤19，当前检测位置处存在缺损砖块，导致匹配度极低，故记录当前检测位置，即检 测车总移动距离L，并说明存在缺失砖块情况，执行步骤20；
步骤20，计算各相邻保留区域中心点之间距离li，其公式为：
Figure BDA0002293715860000111
其中，i表示从左往右第i个保留区域，Xi表示第i个保留区域中心位置的横向坐标，Yi表 示第i个保留区域中心位置的纵向坐标。
步骤21，判断各相邻保留区域中心点之间距离li，是否大于1.5倍砖块砖块边长h，如 果大于，执行步骤22；如果小于，执行步骤23；
步骤22，当前检测位置处存在缺损砖块，导致匹配度极低，故记录当前检测位置，即检 测车总移动距离L，并说明存在缺失砖块情况，执行步骤23；
步骤23，关闭照明装置，结束道路图像识别标注阶段。
本发明中为使砖块图像能够较好的识别，取第一匹配阈值为0.4，重叠面积阈值为90％， 第二匹配阈值为0.6，利用本发明中的人行道破损砖块识别定位方法检测某段人行道路面图像， 以一块完整且无微粒的砖块为模板图像，在人行道路面图像中识别出砖块图像以及对应的匹配 程度，并把匹配度标注在砖块图像的左上方。由于左边和中间的砖块为完整度较高的砖块，所 以与模板图像的匹配程度高，而右边的砖块完整度较低，出现多条裂缝，与模板图像的匹配程 度较低，且其匹配值低于第二匹配阈值，故认为右边的砖块为破损砖块，即当前的检测位置处 存在破损砖块。
以下对本发明进行详细说明
本发明所述的一种人行道破损检测装置，能够帮助检测人员对人行道破损状况进行检测， 并标注破损砖块所在具体位置；车体用于容纳检测人员、安置控制台以及电池等；车架用于支 撑检测车车体，连接行走装置，并使行走装置保持正确的位置；图像采集模块用于采集人行道 路面图像；行走机构用于驱动检测车运行并支撑检测车总重量。车体前侧设置有用于控制检测 车的控制台，中部为驾驶员的操作空间，后侧设置可提供稳定电压的电池，所述的车架为T 型结构与车体固连，所述的行走装置为履带底盘结构，所述的行走装置有两个对称布置在车架 的两侧。
行走机构中两个履带机构的各个零部件完全一致，并对称布置在车架两侧；驱动电机采 用步进电机，步进电机固定在电机底座上；电机底座固连在车架下方；履带机构包括主动轮、 导向轮、拖带轮、若干支重轮和履带；主动轮安置在履带底盘的尾部，并通过履带内侧的齿槽 与履带啮合；主动轮通过传动轴传递步进电机的转矩，并把转矩提供给履带，从而带动履带旋 转；拖带轮安置在履带底盘的中部，并通过轴承与拖带轮连接柱相连；拖带轮连接柱固定在车 架两侧，托带轮的作用是拖住履带，防止履带下垂过大，以减少履带在运动中的振跳现象，并 防止履带侧向滑落；导向轮安置在履带的前部，并通过轴承与导向轮连接柱相连；导向轮连接 柱固定在车架两侧，导向轮的作用是引导履带按照正确的方向绕转，防止履带跑偏和越轨；若 干支重轮安置在履带底盘的底部，每个支重轮均通过轴承与其所对应的支重轮连接柱相连，所 述的各个支重轮连接柱固定在车架两侧，所述的支重轮的作用是支撑整个检测车的重量，并让 履带沿着轮子运转。为使整体车重降低，以及履带能够很好的贴合地面，所述的履带为橡胶履 带。
控制台由控制按钮组成，控制按钮的作用是控制检测装置的运行以及控制检系统启动和 关闭；包括电源按钮、检测按钮、前进按钮、后退按钮及左转向按钮和右转向按钮，电源按钮 为电源开关，开启则检测装置即可开始运行；检测按钮为检测系统的开关按钮，开启则检测系 统开始工作；所述的前行按钮、后退按钮、左转向按钮和右转向按钮的作用是控制行走机构实 现前进、后退、左转向和右转向动作，通过控制两侧的步进电机转速，使其达到不同或相同的 转速来实现检测车直行或转向。
信号采集模块由安置在左右主动轮上的编码器、各个编码器所对应的脉冲接收器及计算 模块所组成；信号采集模块由控制模块控制其开启的时间，并将左右脉冲接收器所接收到来自 左右编码器发送的脉冲信号个数，送到计算模块；计算模块基于左右脉冲接收器所接收到的脉 冲信号个数，计算检测装置距上一次检测位置的位移距离，并计算检测车从检测路段的起始位 置至当前位置的总移动距离，并将上述计算结果发送到控制模块。
控制模块作用：基于信息采集模块的计算结果，对所述图像采集模块及信息采集模块进 行控制；基于控制按钮的使用情况，对信号采集模块的开启时间进行控制，控制按钮包括前行 按钮、后退按钮、左转向按钮和右转向按钮；图像采集模块，基于控制模块的控制下对人行道 路面图像进行采集，并将所采集到的路面图像发送到处理模块；处理模块对图像采集模块采集 到的人行道路面图像进行处理，找出图像各个砖块的位置以及各个砖块的破损程度，并将处理 后的人行道路面图像发送到存储模块存储模块用于对所述经过处理之后的人行道路面图像，以 及每幅图像所对应的里程位置进行对应存储；图像所对应的里程位置即检测装置从检测路段的 起始位置至当前位置的总移动距离。
以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构 变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种人行道破损砖块识别定位方法，其特征在于，所述破损砖块识别定位方法使用的检测装置包括车体(1)、车架(2)、行走机构(3)、电源(4)、支撑板(5)及检测系统(6)；
车体(1)设置在车架(2)的上方，行走机构(3)设置在车架(2)的下方；电源(4)设置在车体(1)上，用于为行走机构(3)及检测系统(6)供电；支撑板(5)固定设置在车体(1)的后端，且延伸至车体(1)的外侧，检测系统(6)安装在支撑板(5)上；
所述检测系统(6)用于获取待检测路面图像及路面位置信息；根据路面图像及位置信息，得到图像中各个砖块的位置信息以及各个砖块的破损程度并存储；
所述检测系统(6)包括图像采集模块(61)、照明模块(62)、控制模块(63)、信号采集模块(64)、处理模块(65)及存储模块(66)；
所述图像采集模块(61)设置在支撑板(5)的下表面上，所述图像采集模块(61)的输出端与所述处理模块(65)的第一输入端连接；所述照明模块(62)设置在所述支撑板(5)的下表面上；所述控制模块(63)的第一输出端与所述图像采集模块(61)的输入端连接，所述控制模块(63)的第二输出端与所述信号采集模块(64)的输入端连接；所述信号采集模块(64)设置在所述行走机构(3)上，所述信号采集模块(64)的第一输出端与所述处理模块(65)的第二输入端连接，所述信号采集模块(64)的第二输出端与控制模块(63)的输入端连接；处理模块(65)的输出端与存储模块(66)连接；
所述图像采集模块(61)用于采集路面图像，并将采集到的路面图像传输至所述处理模块(65)；所述控制模块(63)用于根据信号采集模块获取的路面位置信息，控制所述图像采集模块(61)及所述信号采集模块(64)的启闭；所述信号采集模块(64)用于采集检测装置的位移信息，并将采集的位移信息传输至所述控制模块(63)及所述处理模块(65)；所述处理模块(65)用于对图像采集模块采集到的路面图像及路面信息进行处理，得到路面图像中各个砖块的位置信息及各个砖块的破损程度，并将路面图像中各个砖块的位置信息及各个砖块的破损程度发送到存储模块(66)进行存储；
所述人行道破损砖块识别定位方法包括以下步骤：
步骤1、确定待检测路段信息；启动检测装置，将检测装置运行至待检测路段的起始位置；
步骤2、控制检测装置沿待检测路段直线前进；
步骤3、判断检测车是否达到检测位置；
步骤4、当检测车到达检测位置后，对道路图像进行识别标注；采集当前路面图像，并对路面图像进行处理，得到其中各个砖块的位置以及各个砖块的破损程度；
步骤5、对路面图像中各个砖块的位置信息及各个砖块的破损程度进行存储；
步骤6、待检测装置行驶至待检测路段的末端时，关闭检测装置，完成检测任务；
所述步骤4中，所述对道路图像进行识别标注包括：
步骤41、当检测装置到达检测位置，对当前的检测位置进行照明；
步骤42、获取当前的检测车总移动距离及当前位置处砖块的模板图像；
步骤43、获取当前检测路面位置处的检测图像，并对检测图像中不属于砖块图像的部分进行剪裁，得到原始图像；
步骤44、对所获取的模板图像和原始图像进行图像滤波去噪；
步骤45、基于归一化相关系数匹配算法，用模板图像遍历原始图像上的各个像素点，得到各个像素点处的匹配值；
步骤46、设定第一匹配阈值，判断所述步骤45中各个像素点处的匹配值是否大于设定的第一匹配阈值；当像素点处的匹配值大于第一匹配阈值时，保留像素点所对应的匹配值，执行步骤47；当像素点处的匹配值小于第一匹配阈值时，舍弃像素点所对应的匹配值；
步骤47、依据模板图像的边长，以保留的像素点为顶点划分网格，并依据每个像素点对应的匹配值对网格进行编码；
步骤48、将所有上述网格按照匹配值进行排序，并选定其中匹配值最高的网格；
步骤49、依据NMS算法，设定重叠面积阈值，并开始遍历其余的网格；如果和当前匹配值最高网格的重叠面积大于重叠面积阈值，舍去此网格，否则，保留网格，并执行步骤410；
步骤410、对保留的网格进行判断，如果存在一个以上的保留网格，将保留的网格再次按照匹配值进行排序，并选取其中的匹配值最高的网格，重复执行步骤48-49；如果不存在一个以上的保留网格，则执行步骤411；
步骤411、设定第二匹配阈值，判断各个上述保留的网格的匹配值是否大于设定的第二匹配值；如果所有的网格的匹配值均大于第二匹配值，执行步骤413；如果存在一个或多个网格的匹配值小于第二匹配阈值，执行步骤412；
步骤412、当存在一个或多个网格的匹配值小于设定的第二匹配阈值，则表明当前的检测位置处存在破损砖块，记录检测车移动到当前检测位置处的总移动距离L，执行步骤413；
步骤413、计算各个保留区域在原始图像中心点位置(Xi,Yi)，i表示从左往右第i个保留区域；
步骤414、计算原始图像中最左侧保留区域中心点处与原始图像左边界距离D1＝X1，其中X1表示最左侧砖块的横向坐标；
步骤415、计算原始图像中最右侧保留区域中心点处与原始图像右边界距离D2＝H-Xn，其中，H表示图像横向尺寸，Xn表示最右侧砖块的横向坐标；
步骤416、判断上述最左侧保留区域中心点处与原始图像左边界距离D1、最右侧保留区域中心点处与原始图像右边界距离D2，是否大于砖块边长h；如果大于，执行步骤417；如果小于，执行步骤418；
步骤417、当前检测位置处存在缺损砖块，导致匹配度极低，故记录当前检测位置，即检测车总移动距离L，并说明存在缺失砖块情况，执行步骤418；
步骤418、计算各相邻保留区域中心点之间距离li；
步骤419、判断各相邻保留区域中心点之间距离li，是否大于1.5倍砖块边长h，如果大于，执行步骤420；如果小于，执行步骤421；
步骤420、当前检测位置处存在缺损砖块，导致匹配度极低，故记录当前检测位置，即检测车总移动距离L，并说明存在缺失砖块情况，执行步骤421；
步骤421、关闭照明装置，结束道路图像识别标注阶段。
2.根据权利要求1所述的一种人行道破损砖块识别定位方法，其特征在于，所述图像采集模块(61)采用两个面阵相机，所述两个面阵相机对称设置在所述支撑板(5)的下表面。
3.根据权利要求1所述的一种人行道破损砖块识别定位方法，其特征在于，还包括控制台(7)，所述控制台(7)设置在车体(1)的前端，所述控制台(7)用于控制检测装置的启闭运行。
4.根据权利要求1所述的一种人行道破损砖块识别定位方法，其特征在于，所述行走机构(3)包括两个驱动电机(31)、电机底座(32)及两个履带机构(33)；两个驱动电机(31)均通过电机底座(32)固定安装在车架(2)的底部，两个履带机构(33)对称设置在车架(2)的两侧，驱动电机(31)的输出端与履带机构(33)的输入端连接；
所述履带机构(33)包括主动轮(331)、拖带轮(332)、导向轮(333)、若干支重轮(334)及履带(335)，主动轮(331)固定套设在驱动电机(31)的输出轴上；履带(335)套设在主动轮(331)、拖带轮(332)、导向轮(333)及若干支重轮(334)的外侧，主动轮(331)与履带(335)啮合；主动轮(331)设置在履带(335)的后端，导向轮(333)设置在履带(335)的前端，拖带轮(332)设置在履带(335)的中间部位，若干支重轮(334)均匀设置在履带(335)的底部。
5.根据权利要求1所述的一种人行道破损砖块识别定位方法，其特征在于，所述信号采集模块(64) 包括编码器、脉冲接收器及计算模块，编码器设置在行走机构(3)上，编码器的输出端与脉冲接收器的输入端连接，脉冲接收器的输出端与计算模块的输入端连接，计算模块的输出端与处理模块(65)的第二输入端连接；
所述编码器用于获取行走机构(3)中驱动轮的角位移信号，并将角位移信号转化为脉冲信号后传输至脉冲接收器；所述脉冲接收器用于对编码器输出的脉冲信号进行计数，并将计数结果信号传输至计算模块，计算模块用于根据计数结果信号，得到检测装置的位置信息，并将位置信息分别传输至控制模块(63)及处理模块(65)。
6.根据权利要求1所述的一种人行道破损砖块识别定位方法，其特征在于，所述步骤1中，检测路段信息包括检测路段的长度、检测路段所处位置、检测路段中各个位置对应砖块的模板图像和砖块的边长。
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