CN114140768A

CN114140768A - 一种基于3d结构光的路面病害识别装置

Info

Publication number: CN114140768A
Application number: CN202111393329.5A
Authority: CN
Inventors: 赵玉坤; 任子晖; 刘思琦; 柳晓鹏; 程永照; 宣伟; 王晶晶; 孙玉腾
Original assignee: Anhui Fuhuang Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Fuhuang Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-03-04

Abstract

本发明公开了一种基于3D结构光的路面病害识别装置，利用点阵投射器向视频采集区域投射发出特定编码的红外光点，经过被拍摄物体反射回摄像机，摄像机模组追踪投射光斑的偏移，对比收发两端不同光点的偏移位置，从而获取物体表面的景深信息，并通过景深图像信息进行3D建模。设备内置的深度3D深度算法，结合设备内部GPS位置信息、车辆CAN速度信息，将按需实时统计出被测路面的病害数据信息，并通过4G/5G通讯模块或对外接口将实时病害信息数据上传到中心平台或传输给外接设备。本发明装置的设备体积小，检测采集不受路面种类等外界因素影响，处理算法集成在前端设备中，白天和夜间均可进行检测。

Description

一种基于3D结构光的路面病害识别装置

技术领域

本发明涉及智慧交通技术领域，具体是一种基于3D结构光的路面病害识别装置。

背景技术

公路交通是一个国家发达程度的重要标志，是支撑经济、政治、文化的重要基础设施；随着车辆的急剧增加，道路车流量的不断增大和路面的老化、沉降、季节环境影响，从而导致路面裂缝、网裂、断裂、坑槽、伸缩缝、拥包、修补、坑洞、拱起、沉降、露骨等病害时有发生，会影响行车安全，造成交通事故。因此，如何及时的修复路面病害，提高道路的养护效率，离不开路面病害的快速检测与分析；传统人工路面检查，耗费大量的时间和精力，工作效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D结构光的路面病害识别装置，基于结构光三维成像原理，结构光通过投射器投射到视频区域物体表面，通过摄像机拍摄区域内物体表面，获得结构光图像，利用三角测量原理，计算出被拍摄物体点位的景深，通过图像的三维解析并建模，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于3D结构光的路面病害识别装置，利用点阵投射器向视频采集区域投射发出特定编码的红外光点，经过被拍摄物体反射回摄像机，摄像机模组追踪投射光斑的偏移，对比收发两端不同光点的偏移位置，从而获取物体表面的景深信息，并通过景深图像信息进行3D建模。设备内置的深度3D深度算法，结合设备内部GPS位置信息、车辆CAN速度信息，将按需实时统计出被测路面的病害数据信息，并通过4G/5G通讯模块或对外接口将实时病害信息数据上传到中心平台或传输给外接设备。

一种基于3D结构光的路面病害识别装置，包括电源控制单元、核心控制处理单元、结构光装置单元、摄像机单元、图像处理单元、定位单元、无线通讯单元、外部接口单元、内部存储单元组成。所述的核心控制处理单元包括ARM CPU芯片、控制内存芯片、视频存储芯片；所述的结构光装置单元包括红外光发射模组和红外光接收模组；所述的摄像机单元包括红外摄像机模组；所述的图像处理单元包括视频编解码芯片、图像处理芯片、视频输出接口部分；所述的定位单元包括北斗/GPS高精度定位模块；所述的无线通讯单元包括4G/5G通讯模块、WIFI模块；所述的对外接口单元包括I/O接口、RS232/485接口、CAN接口、LAN接口、USB接口、CF卡接口；所述的电源单元包括给各个显示控制部分和芯片提供电源；所述的内部存储单元包括与ARM CPU相连接的RAM、ROM芯片；所述的电源控制单元将DC12V或DC24V电源转换成装置中各模块、各芯片所需的DC12V、DC5V、DC3.3V、DC2.5V、DC1.8V电源。

一种基于3D结构光的路面病害识别装置的使用方法，包括：

1)利用点阵投射器向视频采集区域投射发出特定编码的红外光点，经过被拍摄物体反射回摄像机，摄像机模组追踪投射光斑的偏移，对比收发两端不同光点的偏移位置，从而获取物体表面的景深信息，并通过景深图像信息进行3D建模。

2)设备采用ARM内核处理器，内置3D结构光深度算法，通过人工智能学习点阵模型和相邻点阵分布，能够快速识别出最佳结构光，优化设备容错能力，提升设备测量精度。

3)利用外部接口与检测车辆CAN系统连接，实时接收车辆速度信息，结合设备GPS位置信息，通过摄像机所获得的景深图像信息，对比模型数据，输出带有GPS位置信息的路面病害数据；通过通讯单元和对外接口与外部设备或中心平台进行病害数据和其他相关信息的互联互通。

4)利用USB接口、CF卡接口，可以将视频图像信息、3D模型信息、路面病害信息进行备份和存储。

与现有技术相比，本发明的路面病害识别装置设备体积小，检测采集不受路面种类等外界因素影响，处理算法集成在前端设备中，白天和夜间均可进行检测。

附图说明

图1为一种基于3D结构光的路面病害识别装置的系统框图。

图2为一种基于3D结构光的路面病害识别装置的原理框图。

图中：1、电源模块；2、ARM处理器；3、FPGA；4、视频编解码芯片；5、光处理模组；6、通讯模块；7、BD/GPS模块；8、ROM；9、RAM；10、对外接口管理；11、摄像机模组；12、视频输出；13、红外光源发射器；14、红外光接收器；15、4G/5G天线；16、WIFI天线；17、BD/GPS天线；18、I/O接口；19、串口接口、20、LAN接口；21、CAN接口；22、USB接口；23、CF卡接口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-图2，一种基于3D结构光的路面病害识别装置，包括电源模块1、ARM处理器2、FPGA3、视频编解码芯片4、光处理模组5、通讯模块6、BD/GPS模块7、摄像机模组11，所述电源管理1给所述的ARM处理器2、FPGA3、视频编解码芯片4、光处理模组5、通讯模块6、BD/GPS模块7、摄像机模组11供电；所述摄像机模组11将实时视频信息通过视频编解码芯片4传输给FPGA3；所述的光处理模组5将控制红外光源发射器13、红外光接收器14工作，并将测量获得数据传输给主控制处理单元2；所述的主控制处理单元2与所述的FPGA3、光处理模组5、通讯模块6、BD/GPS模块7、ROM8、RAM9对外接口管理10进行通讯；所述的对外接口管理10通过所述的I/O接口18、串口接口19、LAN接口20、CAN接口21、USB接口22、CF卡接口23与外部设备进行数据交互。

一种基于3D结构光的路面病害识别装置的使用方法，包括：

(1)利用点阵投射器向视频采集区域投射发出特定编码的红外光点，经过被拍摄物体反射回摄像机，摄像机模组追踪投射光斑的偏移，对比收发两端不同光点的偏移位置，从而获取物体表面的景深信息，并通过景深图像信息进行3D建模。

(2)设备采用ARM内核处理器，内置3D结构光深度算法，通过人工智能学习点阵模型和相邻点阵分布，能够快速识别出最佳结构光，优化设备容错能力，提升设备测量精度。

(3)利用外部接口与检测车辆CAN系统连接，实时接收车辆速度信息，结合设备GPS位置信息，通过摄像机所获得的景深图像信息，对比模型数据，输出带有GPS位置信息的路面病害数据；通过通讯单元和对外接口与外部设备或中心平台进行病害数据和其他相关信息的互联互通。

(4)利用USB接口、CF卡接口，可以将视频图像信息、3D模型信息、路面病害信息进行备份和存储。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，包括以下模块：电源控制单元、核心控制处理单元、结构光装置单元、摄像机单元、图像处理单元、定位单元、无线通讯单元、外部接口单元、内部存储单元组成；所述核心控制处理单元包括ARM CPU芯片、控制内存芯片、视频存储芯片；所述结构光装置单元包括红外光发射模组和红外光接收模组；所述摄像机单元包括红外摄像机模组；所述图像处理单元包括视频编解码芯片、图像处理芯片、视频输出接口部分；所述定位单元包括北斗/GPS高精度定位模块；所述无线通讯单元包括4G/5G通讯模块、WIFI模块；所述对外接口单元包括I/O接口、RS232/485接口、CAN接口、LAN接口、USB接口、CF卡接口；所述电源单元包括给各个显示控制部分和芯片提供电源；所述内部存储单元包括与ARM CPU相连接的RAM、ROM芯片。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，电源部分将车载DC12V或DC24V电源电压转换成装置中各模块、各芯片所需的DC12V、DC5V、DC3.3V、DC2.5V、DC1.8V电源。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，图像处理芯片是将红外摄像机模组拍摄的普通2D图像和红外接收模组接收的3D点阵信息相结合，经过算法处理，获得3D视频图像信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，所述结构光装置是利用点阵投射器向视频采集区域投射发出特定编码的红外光点，经过被拍摄物体反射回摄像机，摄像机模组追踪投射光斑的偏移，对比收发两端不同光点的偏移位置，从而获取物体表面的景深信息，并通过景深信息进行3D建模。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，利用点阵投射器向视频采集区域投射发出特定编码的红外光点，经过被拍摄物体反射回摄像机，摄像机模组追踪投射光斑的偏移，对比收发两端不同光点的偏移位置，从而获取物体表面的景深信息，并通过景深图像信息进行3D建模。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，采用ARM内核处理器，内置3D结构光深度算法，通过人工智能学习点阵模型和相邻点阵分布，能够快速识别出最佳结构光，优化设备容错能力，提升设备测量精度。

7.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，利用外部接口与检测车辆CAN系统连接，实时接收车辆速度信息，结合设备GPS位置信息，通过摄像机所获得的景深图像信息，对比模型数据，输出带有GPS位置信息的路面病害数据；通过通讯单元和对外接口与外部设备或中心平台进行病害数据和其他相关信息的互联互通。

8.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光的路面病害识别装置，其特征在于，利用USB接口、CF卡接口，可以将视频图像信息、3D模型信息、路面病害信息进行备份和存储。