基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法

2023-04-30 01:12:01 1

專利名稱：基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法
技術領域：
本發明涉及模式識別及交通安全研究技術，尤其涉及一種基於無線網絡視頻傳感器的高速公路路面病害檢測及識別技術。
背景技術：
無線視頻傳輸技術、計算機高性能處理器、大容量存儲系統、圖像處理技術和模式識別技術的快速發展使得基於無線視頻傳感器及圖像處理技術的高速公路路面病害自動檢測和識別成為可能。通過在測量車上安裝無線網絡路面視頻採集設備和GPS系統，實時採集路面狀況信息和位置信息，採集的數據通過無線通信技術傳輸到信息處理中心，在信息處理中心進行圖像預處理、路面病害特徵提取及病害類型識別。路面圖像數據經數據處理中心分析後，可實時發布總結路面病害情況，分析路面病害發展趨勢，為交通維護部門提供技術支持，以節省維修成本。但目前這種基於無線視頻傳感器及圖像處理技術的高速路面病害自動檢測和識別技術還很不成熟。發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基於無線視頻傳感器及圖像處理技術的高速公路路面病害自動檢測和識別方法，該方法具有較好的實時性和檢測效率。
技術方案為實現上述目的，本發明採用的技術方案為
基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法，包括如下步驟
(1)採集高速公路路面病害視頻圖像並定位病害位置，通過無線網絡傳輸到交通信息處理中心存儲及預檢測，具體包括如下步驟
(1-1)通過車載高速無線網絡攝像機拍攝路面視頻圖像，所採集的視頻圖像要覆蓋到正在行駛的整個單車道；在獲取路面視頻圖像的同時，GPS記錄當前圖像幀對應的路面地理位置信息；
(1-2)通過無線通訊網絡將視頻圖像實時傳輸到交通信息處理中心進行實時處理，當發現病害時，對高速公路路面病害進行特徵提取並分類；
(2)對採集到的高速公路路面病害視頻圖像數據進行預處理，具體包括如下步驟
(2-1)對獲取的病害圖像進行色彩分析和灰度化處理，將彩色圖像轉換為灰度圖像；
(2-2)採用Daubechies4小波變換對灰度化的路面圖像進行去噪，Daubechies4小波的高頻濾波器係數[G0 G1 G2 G3]和低頻濾波器係數[H0 H1 H2 G3]分別為[
權利要求
1.基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法，其特徵在於該方法包括如下步驟(1)採集高速公路路面病害視頻圖像並定位病害位置，通過無線網絡傳輸到交通信息處理中心存儲及預檢測，具體包括如下步驟(1-1)通過車載高速無線網絡攝像機拍攝路面視頻圖像，所採集的視頻圖像要覆蓋到正在行駛的整個單車道；在獲取路面視頻圖像的同時，GPS記錄當前圖像幀對應的路面地理位置信息；(1-2)通過無線通訊網絡將視頻圖像實時傳輸到交通信息處理中心進行實時處理，當發現病害時，對高速公路路面病害進行特徵提取並分類；(2)對採集到的高速公路路面病害視頻圖像數據進行預處理，具體包括如下步驟 (2-1)對獲取的病害圖像進行色彩分析和灰度化處理，將彩色圖像轉換為灰度圖像； (2-2)採用DaubeChieS4小波變換對灰度化的路面圖像進行去噪，DaubeChieS4小波的高頻濾波器係數[G0 G1 G2 G3]和低頻濾波器係數[H0 H1 H2 G3]分別為廣 _(1 + V3)廣 _(3 + V3)廣 _ (3-73)廣 _(1-Λ/3)Lrn =-F=~，Lr, =-ρ=~ ；Lr7 =-ρ=~，Lr,=4Λ/24Λ/24λ/24λ/2_(1-V3) _(-3 + V3) _(3+V3) _(-l-V3) (2-3)對去噪後的路面圖像進行增強；(3)對高速公路路面病害目標區域進行提取，具體包括如下步驟(3-1)採用差影法將路面病害圖像像素灰度值與一副標準的無病害的路面圖像像素灰度值相減，增強路面病害圖像中病害的目標；(3-2)採用邊緣檢測算子提取病害邊緣信息；(4)對路面病害特徵進行提取及分類，定位到路面病害區域後，提取病害特徵並進行歸一化，然後根據病害種類及病害嚴重程度進行分類，具體包括如下步驟(4-1)採用HGM多小波變換提取高速公路路面病害紋理特徵，HGM多小波的高頻濾波器係數[G0 G1 G2 G3]和低頻濾波器係數[H0 H1 H2 G3]分別為_ 34 __ 30 1G0 =5^2 15 3'G1 =5^2 92010λ/2_20_ 0 0「0 0"9 3，G3 =-丄0 _ 20 __20 10λ/2__ 13 __ 910 「_ 93 _[-1 0] 2 0 .V2 _H。=丄 0 102 11 3,H1=丄 1 102 90^H2_ 1 _ 102 9-3,H3=丄 3 107 (4-2)採用支持向量機分類器對提取的高速公路路面病害紋理特徵向量進行分類，識別出最終的病害類別。
2.根據權利要求1所述的基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法， 其特徵在於所述步驟0-1)中，將彩色圖像f (X，y)轉換為灰度圖像的計算公式為 f(x, y) = 0. 299R+0. 587G+0. 114B上式中，(x，y)為圖像像素坐標，R、G、B為彩色圖像的顏色紅綠藍三個分量。
3.根據權利要求1所述的基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法， 其特徵在於所述步驟(2-2)中採用DaubechieM小波變換對灰度化的路面圖像進行去噪， 具體包括如下步驟(2-2-1)對路面圖像作離散DaubechieM小波變換，得到路面圖像的小波變換係數， Daubechies4小波的高頻濾波器係數[^1 G1 G2 G3]和低頻濾波器係數[Htl H1 H2 G3]分別為
4.根據權利要求3所述的基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法， 其特徵在於所述步驟0-2-2)中的ηΧη的窗口為5X5的窗口。
5.根據權利要求1所述的基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法， 其特徵在於所述步驟0-3)中對去噪後的路面圖像進行增強，具體包括如下步驟(2-3-1)採用圖像直方圖均衡算法消除路面圖像中的灰度不均和陰影，其中直方圖均衡化變換函數為
全文摘要
本發明公開了一種基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法，首先採集高速公路路面病害視頻圖像並定位病害位置，再對該視頻圖像進行預處理提取病害目標區域，最後採用HGM多小波變換提取高速公路路面病害紋理特徵。本發明提供的基於無線網絡視頻傳感器的公路路面病害檢測及識別方法，能夠實時檢測到路面病害初期狀況，並跟蹤其發展情況，分析路面病害發展趨勢，具有較好的實時性，並且檢測效率高；且該方法在高速公路路面病害檢測中的應用可節約高速公路維修成本，確保行車安全，延長公路使用壽命。
文檔編號G06T7/00GK102509291SQ201110337529
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者何杰, 趙池航, 連捷, 鍾欣 申請人:東南大學