一種基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種圖像生產方法，特別是涉及一種基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法，屬于基于計算機視覺的路面病害檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]當前，基于結構光三維重構技術的路面病害檢測研究成果較少，實用性還不強。采用結構光三維檢測技術的主流思路是直接對結構光檢測系統獲取的道路表面輪廓線進行分析，以提取輪廓線中的病害特征信息。然而，這種方法適用于病害特征明顯，路表和病害差異顯著的區域，對于實際中道路復雜情況以及某些在單條輪廓線上特征不顯著的病害信息很難有較好的檢測效果。
[0003]當前，隨著硬件條件的不斷提高，最新的路表病害檢測方法開始采用對路表輪廓整體進行高精度重構以獲取路表整體三維結構進而從病害的基本的三維結構特征進行分析以獲取路表的三維結構信息。
[0004]在路表三維重構環節，由于車載檢測系統采用特殊的構成模式使得它工作過程中會受到路表起伏和車輛振動的影響，直接拼接輪廓線形成路表輪廓面會出現路表輪廓尤其是在車輛前進方向上的起伏跳變，導致重構路表輪廓與實際路表輪廓產生誤差，影響病害檢測結果。
[0005]為了解決上述問題，W Ouyang和B Xu等人在文獻《Pavement crackingmeasurements using 3D laser-scan images》中提出了一種利用NURBS曲面來表不路面的基本形貌變化和起伏特性的方法。他們采用深度圖形式表示路表三維輪廓，認為這些起伏和振動影響在路表輪廓的深度圖像中體現為灰度值在大范圍的緩慢變化即圖像中低頻灰度變化，從而采用了一種NURBS曲面擬合的方式去除這些低頻變化。但是，實際的路表輪廓中路表不同的粗糙程度和平整度引起的起伏特征會有較大的尺寸變動范圍，很難保證在不同路況下這種曲面擬合的方法能夠去除路面深度圖像中所有的輪廓波動和車輛振動引起的灰度變動。

【發明內容】

[0006]本發明的主要目的在于，克服現有技術中的不足，提供一種基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法，特別適用于起伏路面的病害檢測。
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供響應快速、處理高效、結果可靠的基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法，不僅可更好地去除路表輪廓重構過程中起伏振動帶來的不良影響，有效地實時去除路面起伏以及車輛振動引起的誤差，而且獲得的路面深度圖像較為平整，不存在灰度跳變，檢測效果明顯提升。
[0008]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是:
[0009]一種基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法，通過車載式的線結構光路面檢測系統采集到包含待測路面三維信息的光條圖像，從光條圖像提取出斷面輪廓線，采用選段直線擬合以及做差計算方法，將斷面輪廓線拼接并轉化成路面三維深度圖像，實現路面病害檢測不受車載波動干擾。
[0010]本發明進一步設置為:所述線結構光路面檢測系統包括移動平臺，均安裝于移動平臺上的線結構光傳感模塊、計算機和系統支架；所述線結構光傳感模塊包括近紅外線激光器、攝像機和窄帶濾光片，所述近紅外線激光器和攝像機均通過系統支架安裝于移動平臺。
[0011]其中，所述近紅外線激光器垂直照射向待測路面，所述攝像機朝向近紅外線激光器垂直照射于待測路面的光線進行拍攝，所述窄帶濾光片設置于攝像機的拍攝鏡頭正后方；所述攝像機與計算機相連，將拍攝采集到的包含待測路面三維信息的光條圖像傳輸至計算機；所述計算機通過調用圖像傳輸存儲處理模塊進行存儲和路面病害檢測。
[0012]本發明進一步設置為，所述將斷面輪廓線拼接并轉化成路面三維深度圖像，包括步驟有:
[0013]步驟1、對輸入的每一幀斷面輪廓線每隔一個單位均勻重采樣，剔除局部曲率半徑小于預設閾值的區域；
[0014]步驟2、在剩余的目標區域輪廓線中均勻提取設定量輪廓點進行直線擬合，得到擬合直線；
[0015]步驟3、計算原斷面輪廓線重采樣點每一處相對擬合直線的高程，換算成灰度值，輸出一條單像素的灰度線，作為生成路面三維深度圖像的一行；
[0016]步驟4、將每一條單像素的灰度線拼接生成路面三維深度圖像，直至光條圖像輸入結束或路面三維深度圖像達到所需檢測尺寸大小。
[0017]本發明進一步設置為，所述步驟I中剔除局部曲率半徑小于預設閾值的區域，包括步驟有:
[0018]步驟1-1、采用道格拉斯普克算法對輪廓線進行分段，提取分段特征點；
[0019]步驟1-2、將兩端點也視為特征點，如果特征點總數少于三個，則取消剔除操作；如果特征點總數多于或者等于三個，則計算每連續三個特征點的外接圓半徑作為局部曲率分析依據；
[0020]步驟1-3、如果外接圓半徑大于預設閾值，則不作處理；如果外接圓半徑小于預設閾值，則將對應的連續三個特征點之間區域進行標記，不作為直線擬合的區域，將之剔除出直線擬合的目標區域。
[0021]本發明進一步設置為:所述預設閾值設置為70?100。
[0022]本發明進一步設置為:采用最小二乘法進行直線擬合。
[0023]與現有技術相比，本發明具有的有益效果是:
[0024]采用基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法，能夠有效克服實際道路檢測過程中各種路面波動和檢測系統上下振動帶來的干擾，使得獲得的路面深度圖像較為平整，不存在灰度跳變，檢測效果更佳；而且響應快速、處理高效、結果可靠。
[0025]上述內容僅是本發明技術方案的概述，為了更清楚的了解本發明的技術手段，下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
【附圖說明】
[0026]圖1為從線結構光路面檢測系統所采集的光條圖像中提取獲得的斷面輪廓線；
[0027]圖2為對斷面輪廓線進行道格拉斯普克算法處理得到的效果圖，圖中豎直白線用以標記特征點；
[0028]圖3為直線擬合的對比效果圖，其中虛直線表示未經選段剔除操作的擬合直線，而實直線表示經過剔除操作的擬合直線；
[0029]圖4為經過拼接并轉化形成的路面三維深度圖像；
[0030]圖5為本發明所用的線結構光路面檢測系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面結合說明書附圖，對本發明作進一步的說明。
[0032]如圖1至圖4所示，本發明提供一種基于線結構光路面檢測系統的路面深度圖像生產方法，通過車載式的線結構光路面檢測系統采集到包含待測路面三維信息的光條圖像，從光條圖像提取出如圖1所示的斷面輪廓線，采用選段直線擬合以及做差計算方法，將斷面輪廓線拼接并轉化成如圖4所示的路面三維深度圖像，實現路面病害檢測不受車載波動干擾。
[0033]其中，將斷面輪廓線拼接并轉化成路面三維深度圖像，包括步驟有:
[0034]步驟1、對輸入的每一幀斷面輪廓線每隔一個單位均勻重采樣，剔除局部曲率半徑小于預設閾值的區域，預設閾值可設置為70?100 ;
[0035]步驟2、在剩余的目標區域輪廓線中均勻提取設定量輪廓點采用最小二乘法進行直線擬合，得到如圖3中實直線所示的擬合直