CN111005295B - 一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置及方法，所述检测装置包括：移动车平台、水平刚性面板、角速度传感器、相机、激光器、阵列接收器和工作站。本发明通过相机获取待检测路面上的结构光光栅图像，通过阵列接收器获取待检测路面反射的反射激光阵列，通过工作站根据结构光光条和反射光激光阵列，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，并将深度信息与待标定设备的深度信息对比，对待标定设备进行标定。实现了在实际路面上对车辙检测设备进行标定，提高标定的准确性，而且无需制作模拟路面，降低了车辙检测设备的标定难度。

Description

一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法

技术领域

本发明涉及路面车辙检测设备标定技术领域，特别是涉及一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法。

背景技术

现有道路车辙检测设备主要是利用基于距离测量的断面类设备获取横断面上代表点位置深度距离信息，拟合断面形态，计算最大车辙深度等相关指标。

道路路面车辙检测设备往往受到车辆动态振动及姿态影响，无法获得准确的距离信息；不同检测装备由于车辆性能、硬件自身情况、动态校正算法等的不同，彼此之间缺乏可比性。

现有的中国的国家公路管理部门通过年度性的标定试验，利用人为制作的标准断面高度差验证设备的准确性及各家设备的一致性。该方法可以一定程度的保证各家设备的车辙计算结果一致，却存在以下问题：1)不能有效的标定各家设备的动态性能；2)模拟路面高度变化与实际路面实际形态差别较大；3) 点标定，横向数据密度低；4)一年一度的标定频率较低，检测装备自身由于偶发性原因需要标定动态系统的时候，该标定试验则无法发挥作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，以实现在实际路面上对车辙检测设备进行标定，提高标定的准确性，降低车辙检测设备的标定难度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置，所述检测装置包括：

移动车平台、水平刚性面板、角速度传感器、相机、激光器、阵列接收器和工作站；

所述水平刚性面板铺设在待检测道路的路边，所述移动车平台在所述水平刚性面板上移动；

所述角速度传感器设置在所述移动车平台的车轮上，所述相机、所述激光器、所述阵列接收器和所述工作站均设置在所述移动车平台上；

所述角速度传感器的信号输出端与所述相机和所述激光器的控制端及所述工作站连接，所述角速度传感器用于检测所述移动车平台的移动距离信息，根据所述移动距离信息控制所述相机和所述激光器工作，并将所述移动距离信息发送给所述工作站；

所述相机的输出端与所述工作站连接，所述相机用于获取所述激光器照射到待检测路面上的结构光光栅图像，并采用图像分割技术从所述结构光光栅图像中提取结构光光条，并将所述结构光光条发送给所述工作站；

所述阵列接收器的输出端与所述工作站连接，所述阵列接收器用于获取所述待检测路面反射的反射激光阵列，并将反射激光阵列发送给所述工作站；

所述工作站用于根据所述结构光光条和所述反射光激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，并将所述深度信息与待标定设备的深度信息对比，对待标定设备进行标定。

可选的，所述移动车平台包括一个履带前轮、两个履带后轮、移动车架、绝缘桌面和可伸缩支架；

所述履带前轮和两个所述履带后轮分别设置在所述移动车架的底部；所述绝缘桌面设置在所述移动车架的上部；所述可伸缩支架的一端固定在所述移动车架上；

所述角速度传感器设置在一个履带后轮上，所以工作站设置在所述绝缘桌面上，所述相机、所述阵列接收器和所述激光器设置在所述可伸缩支架的另一端。

可选的，所述可伸缩支架包括可伸缩纵向支架和可伸缩横向支撑杆；

所述可伸缩横向支撑杆包括多节支撑杆；

所述可伸缩纵向支架的一端固定在所述移动车架上，所述可伸缩横向支撑杆的第一节支撑杆的一端与所述可伸缩纵向支架的另一端垂直固定连接；

所述可伸缩横向支撑杆的最后一节支撑杆远离所述可伸缩纵向支架的一端设置有所述激光器，最后一节支撑杆靠近所述可伸缩纵向支架的一端设置有所述相机和所述阵列接收器。

可选的，所述相机包括相机本体、内嵌控制模块和存储计算模块；

所述内嵌控制模块的输入端与所述角速度传感器的信号输出端连接，所述内嵌控制模块的输出端分别与所述相机本体的控制端连接，所述相机本体的输出端与所述存储计算模块的输入端连接，所述存储计算模块的输出端与所述工作站连接。

本发明还提供一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

获取每个移动距离信息对应的结构光光条和反射激光阵列；

根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，作为标定深度信息；

获取待标定设备的检测的每个路面位置的深度信息，作为待标定深度信息；

分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果。

可选的，所述根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，具体包括：

根据所述反射激光阵列确定所述结构光条上的检测点的入射激光和反射激光的夹角；

根据所述结构光光条确定所述检测点的水平面坐标；

根据所述检测点的入射激光和反射激光的夹角、水平面坐标和相机与激光器之间的距离，计算所述检测点的深度。

可选的，所述根据所述检测点的入射激光和反射激光的夹角、水平面坐标和相机与激光器之间的距离，计算所述检测点的深度，具体包括：

根据检测点的水平面坐标的横坐标、入射激光和反射激光的夹角和相机与激光器之间的距离，求解的三角函数方程：

获得所述检测点的倾斜深度h；

其中，d₁为水平面坐标的横坐标，α为入射激光和反射激光之间的夹角、 d为相机与激光器之间的距离，α₁为反射激光与倾斜深度线的夹角，α₂为入射激光与倾斜深度线的夹角，所述倾斜深度线经过检测点，且与所述相机和所述激光器所在的直线垂直；

根据检测点的水平面坐标的纵坐标和所述倾斜深度，计算利用勾股定理计算检测点的垂直深度。

可选的，所述分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果，具体包括：

对每个路面位置的待标定深度信息的每个检测点的深度，进行水准面的转换，获得与标定深度信息的水准面相同的转换后的待标定深度信息；

根据所述转换后的待标定深度信息与标定深度信息，计算每个检测点的深度差绝对值；获得每个路面位置的深度差绝对值数组；

计算每个路面位置的深度差绝对值数组的标准差，作为待标定设备的稳定度。

可选的，所述分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果，之后还包括：

根据多个指定的路面位置的待标定深度信息，获取每个指定的路面位置的左轮迹带的最大待标定车辙深度和右轮迹带的最大待标定车辙深度，获得左轮迹带的最大待标定车辙深度集合作为左轮迹带待标定车辙指标和右轮迹带的最大待标定车辙深度集合作为右轮迹带待标定车辙指标；

对多个指定的路面位置的标定深度信息的每个检测点的深度，进行水准面的转换，获得与待标定深度信息的水准面相同的转换后的标定深度信息；

根据多个指定的路面位置的转换后的标定深度信息，获取每个指定的路面位置的左轮迹带的最大标定车辙深度和右轮迹带的最大标定车辙深度，获得左轮迹带的最大标定车辙深度集合作为左轮迹带标定车辙指标和右轮迹带的最大标定车辙深度集合作为右轮迹待标定车辙指标；

将所述左轮迹带标定车辙指标与所述左轮迹带待标定车辙指标对比，将所述右轮迹带标定车辙指标与所述右轮迹带待标定车辙指标对比，获得待标定设备指标的标定结果。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提出了一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置及方法，所述检测装置包括：移动车平台、水平刚性面板、角速度传感器、相机、激光器、阵列接收器和工作站；所述水平刚性面板铺设在待检测道路的路边，所述移动车平台在所述水平刚性面板上移动；所述角速度传感器设置在所述移动车平台的车轮上，所述相机、所述激光器、所述阵列接收器和所述工作站均设置在所述移动车平台上；所述角速度传感器的信号输出端与所述相机和所述激光器的控制端及所述工作站连接。通过相机获取待检测路面上的结构光光栅图像，通过阵列接收器获取待检测路面反射的反射激光阵列，通过工作站根据结构光光条和反射激光阵列，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，并将深度信息与待标定设备的深度信息对比，对待标定设备进行标定。实现了在实际路面上对车辙检测设备进行标定，提高标定的准确性，而且无需制作模拟路面降低车辙检测设备的标定难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置的结构图；

图2为本发明提供的移动车平台的侧面图；

图3为本发明提供的移动车平台的后视图；

图4为本发明提供的移动车平台的俯视图；

图5为本发明提供的一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置的深度计算原理图；

图6为本发明提供的一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法的流程图；

图7为本发明提供的激光投射轮廓线成像关系图；

图8为本发明提供的车辙指标示意图；

图9为本发明提供的路面车辙检测设备的标定及指标标定原理图；

图10为本发明提供的断面深度标定示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，以实现在实际路面上对车辙检测设备进行标定，提高标定的准确性，降低车辙检测设备的标定难度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为了实现上述目的本发明提供了一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置。如图1-4所示，所述检测装置包括：移动车平台1、水平刚性面板(图1-4中未示出)、角速度传感器2、相机3、激光器4、阵列接收器5和工作站6；所述水平刚性面板铺设在待检测道路的路边，所述移动车平台1在所述水平刚性面板上移动；所述角速度传感器2设置在所述移动车平台 1的车轮101上，所述相机3、所述激光器4、所述阵列接收器5和所述工作站均设置在所述移动车平台上；所述角速度传感器2的信号输出端与所述相机 3和所述激光器4的控制端及所述工作站6连接，所述角速度传感器2用于检测所述移动车平台1的移动距离信息，根据所述移动距离信息控制所述相机3 和所述激光器4工作，并将所述移动距离信息发送给所述工作站6；所述相机 3的输出端与所述工作站6连接，所述相机3用于获取所述激光器4照射到待检测路面上的结构光光栅图像，并采用图像分割技术从所述结构光光栅图像中提取结构光光条，并将所述结构光光条发送给所述工作站6；所述阵列接收器 5的输出端与所述工作站6连接，所述阵列接收器5用于获取所述待检测路面反射的反射激光阵列，并将反射激光阵列发送给所述工作站6；所述工作站6 用于根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，并将所述深度信息与待标定设备的深度信息对比，对待标定设备进行标定。

具体的，如图2-4所示，所述移动车平台1包括一个履带前轮101-a、两个履带后轮101-b、移动车架102、绝缘桌面(图2-4中未示出)和可伸缩支架103；所述移动车平台用于保证车辆平稳的行驶在被检测道路上，采用履带车轮，避免胎压对数据准确性所产生的影响；所述平台上部架设绝缘桌面，用于摆设工作站等；所述平台内部中空，放置小电瓶及电源转换装置；所述平台上部支架为可伸缩支架，用于架设相机及激光器等。具体结构及连接关系为：所述履带前轮101-a和两个所述履带后轮101-b分别设置在所述移动车架102 的底部；所述绝缘桌面设置在所述移动车架102的上部；所述可伸缩支架103 的一端固定在所述移动车架102上；所述角速度传感器设置在一个履带后轮 101-b上，所以工作站6设置在所述绝缘桌面上，所述相机、3所述阵列接收器5和所述激光器4设置在所述可伸缩支架103的另一端。其中，所述可伸缩支架103包括可伸缩纵向支架和可伸缩横向支撑杆；所述可伸缩横向支撑杆包括多节支撑杆；所述可伸缩纵向支架的一端固定在所述移动车架上，所述可伸缩横向支撑杆的第一节支撑杆的一端与所述可伸缩纵向支架的另一端垂直固定连接；此时，所述可伸缩横向支撑杆的最后一节支撑杆远离所述可伸缩纵向支架的一端设置有所述激光器4，最后一节支撑杆靠近所述可伸缩纵向支撑架的一端设置有所述相机和3所述阵列接收器5。

其中，所述角速度传感器2用于传输距离信息并控制相机拍照及激光器频闪。根据实际测量所需采样间隔L(可设置L＝10cm)，确定角速度编码器(角速度传感器2)触发相机拍摄的信号周期P＝L/πd(d为轮胎直径)，即编码器(角速度传感器2)每隔P角度值发射拍摄信号。

激光器同相机接入同一个电源控制端，编码器信号发射频率控制点亮激光器及相机，所设计采集模块相机快门拍摄时间在激光器频闪时间周期内，激光器同相机联动，频闪与拍摄同步，相机获取激光结构光线最亮的瞬间的光条位置坐标，相机设置为小光圈，无须采集较多背景信息，校准路段选择无障碍物和背景杂物(反光较强，如浅色物体)的路段。由于光强相对于被摄物体表面自然光照位置亮度较高，故可以直接进行最佳阈值图像分割，得到目标结构光光条，获得结构光光条的行列位置，即图像中的光条坐标位置。

将图像分割算法写入图像采集卡，相机记录存储结构光光条图像坐标(行列)信息并传输该组数据(4米宽断面，相机横向像素数对应可存储的最大数据点数目)至笔记本。

具体的，所述相机3包括相机本体、内嵌控制模块和存储计算模块；所述内嵌控制模块的输入端与所述角速度传感器的信号输出端连接，所述内嵌控制模块的输出端分别与所述相机本体的控制端连接，所述相机本体的输出端与所述存储计算模块的输入端连接，所述存储计算模块的输出端与所述工作站连接。相机存储计算模块采用图像分割技术提取结构光光条并存储结构光条图像位置信息(即图像坐标)，所述移动工作站用于深度信息的计算及数据存储。如图5所示，深度信息的计算的方法为三角测量法，即利用已知相机位置(观测点B)和激光器位置(观测点A)以及二者同结构光条上每一个检测点P之间的夹角关系(检测点P的入射激光与反射激光的夹角)，AB之间长度已知，根据正弦定理即可获得给定点P与AB之间的距离H，即深度信息。

所述相机横向拍摄视野为4米，若采用小视野相机，则需要叠拼多组相机，满足道路车道断面完整性需求；所述相机需内嵌控制模块，可直接获取角速度信息并触发拍摄，减少工耗及电控接线过程，满足便携性要求。

所述激光器波长为810nm，采用频闪激光器，瞬时功率可达10w；所述激光器采用光束亮度均匀分布(非高斯分布)的激光器，投射结构光光栅；聚焦性能方面，距离1～2米范围内，景深可达50厘米，激光结构光光线宽度约为 2mm。所述相机需投射4米范围，若投射范围不足4米，可采用2个投射范围大于2米的激光器叠加投射，以此类推。

所述装备实际运行中布设在被检测路段边缘，与被检测路段平行，实际运行过程中，平行于被测车道边缘行车方向平行铺设长度10米的水平刚性面板 2块，检测小车于面板上运行作为三角测量中的相对水准面。

如图6和9所示，本发明还提供一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

步骤601，获取每个移动距离信息对应的结构光光条和反射激光阵列。

步骤602，根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，作为标定深度信息。

本发明以系统设定的水准面为相对水准面进行高程信息计算，利用像坐标进行三角变换计算，获得实际空间坐标，即断面深度信息。即已知激光发射器同相机之间的相对位置、角度等信息，利用相机中激光器光斑的成像位置，通过几何关系计算得到投射表面相对激光器平面的深度变化，如图5、图7所示。

通过激光器平面向检测系统的所在的水平面板空间平面(h＝0)进行位置变换，即可获得相对于此水准面的深度。根据相机横断面分辨率R，计算全断面断面长度L范围内的拍摄范围N＝L/R，全断面N个点获取全部点数据，计算断面N个点的深度数据，从而获得轮廓值h_i(i＝1,2,3,……,N-1,N)，其对应的水准面为h_x＝0，(0<x<4000/N),如图8所示。

步骤602所述根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，具体包括：根据所述反射激光阵列确定所述结构光条上的检测点的入射激光和反射激光的夹角；根据所述结构光光条确定所述检测点的水平面坐标；根据所述检测点的入射激光和反射激光的夹角、水平面坐标和相机与激光器之间的距离，计算所述检测点的深度。

其中，所述根据所述检测点的入射激光和反射激光的夹角、水平面坐标和相机与激光器之间的距离，计算所述检测点的深度，具体包括：根据检测点的水平面坐标的横坐标、入射激光和反射激光的夹角和相机与激光器之间的距离，求解的三角函数方程：

获得所述检测点的倾斜深度h；其中，d₁为水平面坐标的横坐标，α为入射激光和反射激光之间的夹角、d为相机与激光器之间的距离，α₁为反射激光与倾斜深度线的夹角，α₂为入射激光与倾斜深度线的夹角，所述倾斜深度线经过检测点，且与所述相机和所述激光器所在的直线垂直；根据检测点的水平面坐标的纵坐标和所述倾斜深度，计算利用勾股定理计算检测点的垂直深度。

步骤603，获取待标定设备的检测的每个路面位置的深度信息，作为待标定深度信息。

步骤604，分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果。

硬件设备校验方面，本检测系统深度信息集合D_ij，提取指定断面子集D_MN，获得不受姿态和颠簸影响的相对真值集合D_MNR。对比动态检测车指定断面深度信息D_mn，用最小二乘法对D_mn进行线性回归，获得其相对水准面h_i’＝ax+b，将h_i’的水准面转换为h_i＝b，获得转换后的D_mn，。以D_MNR数据为真值，计算二者差值绝对值|D_MNR-D_mn，|。差值计算结果显示如图10所示，要求断面深度信息之间的差及两者差的统计结果满足一定分布要求。对二者差值绝对值组成的数组进行统计分析，获取其标准差，代表了被标定检测车深度检测在断面分布上的不稳定度。

步骤604所述分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果，具体包括：对每个路面位置的待标定深度信息的每个检测点的深度，进行水准面的转换，获得与标定深度信息的水准面相同的转换后的待标定深度信息；根据所述转换后的待标定深度信息与标定深度信息，计算每个检测点的深度差绝对值；获得每个路面位置的深度差绝对值数组；计算每个路面位置的深度差绝对值数组的标准差，作为待标定设备的稳定度。

车辙指标校验方面，图8为车辙指标示意图，包括车辙最大深度(RD₁)、第二大车辙深度(RD₂)、平均车辙深度(RD_a)、RD₁水平宽度(W_RD1)、RD₂水平宽度(W_RD2)、最大凸起高度(H_MAX)和横向深度差(D_1-2)。最大深度是左、右轮迹处横断面包络线或直尺模拟线与路面表面之间的最大垂直距离；第二大深度是车辙左、右轮迹处横断面包络线与路面表面之间的第二大垂直距离；平均车辙深度即第一大车辙深度和第二大车辙深度的算术平均值； RD₁水平宽度，即最大深度辙槽与毗邻的两个横断面峰值点之间的水平距离； RD₂水平宽度即第二大深度辙槽与毗邻的两个横断面峰值点之间的水平距离；最大凸起高度即辙槽隆起处最高点与路面基准线之间的垂直距离；横向深度差是指左、右两辙槽深度的差值。

利用本发明的校准系统获得指定若干断面深度信息，采用包络线及断面法 (无中间凸起情况)计算车辙相关指标。相同起始点位置,被标定动态检测设备同车道进行检测，获得相同位置断面深度信息h_i’(i＝1,2,3,……,N-1,N), 对断面深度数据进行最小二乘法线性回归，获得其相对水准面hi’＝ax+b；将 hi’的水准面转换为hi’＝b，获得姿态校准后的深度信息组合。其中，参数a 的大小反应了车辆姿态的影响。

选取不同车辙损坏严重程度具有代表性指定长度(100米)若干路段(至少4个路段)，多次重复测量，获取指定断面平均左右轮迹带最大车辙深度 [RD₁]_j和[RD₂]_j的集合，j代表断面数量。

根据被标定检测车计算所得的车辙模型的水准面，将本检测系统的水准面 h_i＝0转换为被标定的动态检测车的相对水准面h_i＝b，获得转换后的深度信息 D_MNR，，用D_MNR，进行基于拟合，求取各断面车辙指标。对比动态检测车(不同车速控制下)指定断面车辙指标[RD₁]_n和[RD₂]_n的集合，验证动态检测车动态精度，此处的差别除前面所述的动态误差外，还代表了被标定检测车水准面拟合、计算模型的适用性。

具体步骤为：根据多个指定的路面位置的待标定深度信息，获取每个指定的路面位置的左轮迹带的最大待标定车辙深度和右轮迹带的最大待标定车辙深度，获得左轮迹带的最大待标定车辙深度集合作为左轮迹带待标定车辙指标和右轮迹带的最大待标定车辙深度集合作为右轮迹带待标定车辙指标；对多个指定的路面位置的标定深度信息的每个检测点的深度，进行水准面的转换，获得与待标定深度信息的水准面相同的转换后的标定深度信息；根据多个指定的路面位置的转换后的标定深度信息，获取每个指定的路面位置的左轮迹带的最大标定车辙深度和右轮迹带的最大标定车辙深度，获得左轮迹带的最大标定车辙深度集合作为左轮迹带标定车辙指标和右轮迹带的最大标定车辙深度集合作为右轮迹待标定车辙指标；将所述左轮迹带标定车辙指标与所述左轮迹带待标定车辙指标对比，将所述右轮迹带标定车辙指标与所述右轮迹带待标定车辙指标对比，获得待标定设备指标的标定结果。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提出了一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置及方法，所述检测装置包括：移动车平台、水平刚性面板、角速度传感器、相机、激光器、阵列接收器和工作站；所述水平刚性面板铺设在待检测道路的路边，所述移动车平台在所述水平刚性面板上移动；所述角速度传感器设置在所述移动车平台的车轮上，所述相机、所述激光器、所述阵列接收器和所述工作站均设置在所述移动车平台上；所述角速度传感器的信号输出端与所述相机和所述激光器的控制端及所述工作站连接。通过相机获取待检测路面上的结构光光栅图像，通过阵列接收器获取待检测路面反射的反射激光阵列，通过工作站根据结构光光条和反射激光阵列，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，并将深度信息与待标定设备的深度信息对比，对待标定设备进行标定。实现了在实际路面上对车辙检测设备进行标定，提高标定的准确性，而且无需制作模拟路面降低车辙检测设备的标定难度。

本发明针对道路车辙动态检测装备的校准需求，研发了一套准静态三维断面信息采集装备，即可用于路面车辙检测动态标定及试验，也可用于道路维修工程的工程验收检测或道路的车辙检测。

本说明书中等效实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，等效实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，其特征在于，所述检测方法应用一种用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测装置，所述检测装置包括：移动车平台、水平刚性面板、角速度传感器、相机、激光器、阵列接收器和工作站；

所述水平刚性面板铺设在待检测道路的路边，所述移动车平台在所述水平刚性面板上移动；

所述角速度传感器设置在所述移动车平台的车轮上，所述相机、所述激光器、所述阵列接收器和所述工作站均设置在所述移动车平台上；

所述角速度传感器的信号输出端与所述相机和所述激光器的控制端及所述工作站连接，所述角速度传感器用于检测所述移动车平台的移动距离信息，根据所述移动距离信息控制所述相机和所述激光器工作，并将所述移动距离信息发送给所述工作站；

所述相机的输出端与所述工作站连接，所述相机用于获取所述激光器照射到待检测路面上的结构光光栅图像，并采用图像分割技术从所述结构光光栅图像中提取结构光光条，并将所述结构光光条发送给所述工作站；

所述阵列接收器的输出端与所述工作站连接，所述阵列接收器用于获取所述待检测路面反射的反射激光阵列，并将反射激光阵列发送给所述工作站；

所述工作站用于根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，并将所述深度信息与待标定设备的深度信息对比，对待标定设备进行标定；

所述检测方法包括如下步骤：

获取每个移动距离信息对应的结构光光条和反射激光阵列；

根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，获得每个移动距离信息对应的路面位置的深度信息，作为标定深度信息；

所述根据所述结构光光条和所述反射激光阵列，计算每个移动距离信息对应的结构光光条的每个检测点的深度，具体包括：

根据所述反射激光阵列确定所述结构光条上的检测点的入射激光和反射激光的夹角；

根据所述结构光光条确定所述检测点的水平面坐标；

根据所述检测点的入射激光和反射激光的夹角、水平面坐标、相机与激光器之间的距离，计算所述检测点的深度；

其中，所述根据所述检测点的入射激光和反射激光的夹角、水平面坐标和相机与激光器之间的距离，计算所述检测点的深度，具体包括：

根据检测点的水平面坐标的横坐标、入射激光和反射激光的夹角和相机与激光器之间的距离，求解的三角函数方程：

获得所述检测点的倾斜深度h；

其中，d₁为水平面坐标的横坐标，α为入射激光和反射激光之间的夹角、d为相机与激光器之间的距离，α₁为反射激光与倾斜深度线的夹角，α₂为入射激光与倾斜深度线的夹角，所述倾斜深度线经过检测点，且与所述相机和所述激光器所在的直线垂直；

根据检测点的水平面坐标的纵坐标和所述倾斜深度，计算利用勾股定理计算检测点的垂直深度；

获取待标定设备的检测的每个路面位置的深度信息，作为待标定深度信息；

分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果。

2.根据权利要求1所述的用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，其特征在于，所述移动车平台包括一个履带前轮、两个履带后轮、移动车架、绝缘桌面和可伸缩支架；

所述履带前轮和两个所述履带后轮分别设置在所述移动车架的底部；所述绝缘桌面设置在所述移动车架的上部；所述可伸缩支架的一端固定在所述移动车架上；

所述角速度传感器设置在一个履带后轮上，所述工作站设置在所述绝缘桌面上，所述相机、所述阵列接收器和所述激光器设置在所述可伸缩支架的另一端。

3.根据权利要求2所述的用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，其特征在于，所述可伸缩支架包括可伸缩纵向支架和可伸缩横向支撑杆；

所述可伸缩横向支撑杆包括多节支撑杆；

所述可伸缩纵向支架的一端固定在所述移动车架上，所述可伸缩横向支撑杆的第一节支撑杆的一端与所述可伸缩纵向支架的另一端垂直固定连接；

所述可伸缩横向支撑杆的最后一节支撑杆远离所述可伸缩纵向支架的一端设置有所述激光器，最后一节支撑杆靠近所述可伸缩纵向支架的一端设置有所述相机和所述阵列接收器。

4.根据权利要求1所述的用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，其特征在于，所述相机包括相机本体、内嵌控制模块和存储计算模块；

所述内嵌控制模块的输入端与所述角速度传感器的信号输出端连接，所述内嵌控制模块的输出端分别与所述相机本体的控制端连接，所述相机本体的输出端与所述存储计算模块的输入端连接，所述存储计算模块的输出端与所述工作站连接。

5.根据权利要求1所述的用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，其特征在于，所述分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果，具体包括：

对每个路面位置的待标定深度信息的每个检测点的深度，进行水准面的转换，获得与标定深度信息的水准面相同的转换后的待标定深度信息；

根据所述转换后的待标定深度信息与标定深度信息，计算每个检测点的深度差绝对值；获得每个路面位置的深度差绝对值数组；

计算每个路面位置的深度差绝对值数组的标准差，作为待标定设备的稳定度。

6.根据权利要求5所述的用于路面车辙检测动态标定及试验的准静态检测方法，其特征在于，所述分别对比每个路面位置的标定深度信息和待标定深度信息，获得待标定设备的标定结果，之后还包括：

根据多个指定的路面位置的待标定深度信息，获取每个指定的路面位置的左轮迹带的最大待标定车辙深度和右轮迹带的最大待标定车辙深度，获得左轮迹带的最大待标定车辙深度集合作为左轮迹带待标定车辙指标和右轮迹带的最大待标定车辙深度集合作为右轮迹带待标定车辙指标；

对多个指定的路面位置的标定深度信息的每个检测点的深度，进行水准面的转换，获得与待标定深度信息的水准面相同的转换后的标定深度信息；

根据多个指定的路面位置的转换后的标定深度信息，获取每个指定的路面位置的左轮迹带的最大标定车辙深度和右轮迹带的最大标定车辙深度，获得左轮迹带的最大标定车辙深度集合作为左轮迹带标定车辙指标和右轮迹带的最大标定车辙深度集合作为右轮迹待标定车辙指标；

将所述左轮迹带标定车辙指标与所述左轮迹带待标定车辙指标对比，将所述右轮迹带标定车辙指标与所述右轮迹带待标定车辙指标对比，获得待标定设备指标的标定结果。

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