一種路面裂縫病害檢測系統和方法與流程

2023-09-20 15:17:55

本發明涉及路面檢測系統領域，具體而言涉及一種道路或其他類似構築物鋪面的裂縫，坑槽的測量方法與系統。

背景技術：

目前，在路面裂縫病害檢測領域，裂縫病害的破損主要採用人工直接觀測判讀和利用計算機對裂縫二維圖像的裂縫識別方法。採用人工直接觀測判讀，其存在的主要問題是不能進行實時檢測，檢測過程中影響正常行車安全，檢測效率和檢測精度還待提高。

採用基於裂縫二維圖像的裂縫識別方法，其分析的依據是裂縫在一定光照條件下的光照特性與路面本身存在的差異，但是這不是裂縫的本質特性，由於無法徹底克服二維圖像傳感原理，其在採集過程中的光照條件、陰影、路面油汙、雜物等幹擾因素，僅通過裂縫二維圖像獲得的信息無法提取到完整的裂縫信息，且無法反映裂縫的深度特徵。

近期還產生了一種利用gnss(全球導航衛星系統)的三維可視化測量系統，該系統通過連接衛星系統採集數據將其傳送到專用的設備進行讀寫，能夠達到較精確的測量結果，但是其價格昂貴，不適於普遍大量的使用。

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種檢測效率和精度高且能實現裂縫病害的定量自動智能處理的路面裂縫病害檢測方法與檢測系統。

本發明的上述目的通過獨立權利要求的技術特徵實現，從屬權利要求以另選或有利的方式發展獨立權利要求的技術特徵。

為達成上述目的，本發明提出一種路面裂縫病害檢測方法，包括以下步驟:

步驟1、雷射發生器向車道發射扇面雷射光束，在待測路面形成串連的折彎標線；

步驟2、雷射標線圖像採集裝置基於預定的採集周期採集步驟1中的串連的折彎標線，得到標線圖像；

步驟3、對步驟2中得到的標線圖像進行高通濾波得到路面裂縫病害的脈衝高程數值圖像；

步驟4、對所述脈衝高程數值圖像進行處理得到路面裂縫病害的結果。

本發明的另一方面提出一種路面裂縫病害檢測系統，包括安裝於可移動的測量車上的梁，該可移動的測量車可沿車道移動，可移動的測量車上安裝有雷射發生器，雷射發生器由多組平面雷射發生器組成：

所述梁上安裝有雷射標線圖像採集裝置,所述雷射發生器用於向所述車道發射雷射光束，在待測路面形成串連的折彎標線，所述雷射標線圖像採集裝置用於採集路面串連的折彎標線形成標線圖像；

所述測量車上設置有圖像採集與信息處理系統，該圖像採集與信息處理系統用於向所述雷射標線圖像採集裝置發送圖像採集控制信號，使雷射標線圖像採集裝置基於預定的採集周期採集獲取標線圖像，並將標線圖像進行高通濾波處理得到待測路面的脈衝高程數值圖像。

由以上本發明的技術方案可知，本發明通過利用平面雷射發生器向路面斜射形成串連的折彎標線，通過圖像採集裝採集串連的折彎標線，通過裡程控制器控制採集周期，對標線圖像進行高通濾波，得到脈衝高程數值圖像，進一步處理可得裂縫病害，與現有技術相比，本發明的有益效果在於：建立以分道線為縱坐標方向y軸，橫道線為橫坐標方向x軸，分道線與橫道線相交點為原點，路面病害深度方向為z軸的脈衝高程數值圖像，採用對串連的折彎標線分別進行低通濾波處理和全譜保真處理，將全譜保真處理得到的全譜斷面數值曲線與低通濾波處理得到的低通濾波連續斷面數值曲線進行差分得到路面裂縫病害的 脈衝高程數值圖像，對脈衝高程數值圖像進一步處理可得到裂縫病害，例如按照定量的高程與寬度方便地對病害統計與分類，避免了出現窄裂縫和淺裂縫的漏檢問題，實現路面病害的自動智能處理，解決了國內外普遍採用圖像攝影方法存在的水跡，油跡產生的偽裂縫問題，實現複雜灰度圖形自動判讀。

應當理解，前述構思以及在下面更加詳細地描述的額外構思的所有組合只要在這樣的構思不相互矛盾的情況下都可以被視為本發明公開的發明主題的一部分。另外，所要求保護的主題的所有組合都被視為本發明公開的發明主題的一部分。

結合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發明教導的前述和其他方面、實施例和特徵。本發明的其他附加方面例如示例性實施方式的特徵和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據本發明教導的具體實施方式的實踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪製。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成部分可以用相同的標號表示。為了清晰起見，在每個圖中，並非每個組成部分均被標記。現在，將通過例子並參考附圖來描述本發明的各個方面的實施例，其中：

圖1是本發明的實現路面病害檢測方法的流程圖。

圖2為本發明其中一個實施方式的結構示意圖。

圖3為圖2實施例中利用雷射發生器所產生的雷射標線示意圖。

具體實施方式

為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例並配合所附圖式說明如下。

在本發明公開中參照附圖來描述本發明的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本發明公開的實施例不必定意在包括本發明的所有方面。應當理解， 上面介紹的多種構思和實施例，以及下面更加詳細地描述的那些構思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本發明所公開的構思和實施例並不限於任何實施方式。另外，本發明公開的一些方面可以單獨使用，或者與本發明公開的其他方面的任何適當組合來使用。

結合圖1、圖2、圖3所示，根據本發明的實施例一種路面裂縫病害檢測方法，包括以下步驟：雷射發生器12向車道發射雷射光束，在待測路面m形成串連的折彎標線ab；雷射標線圖像採集裝置14基於預定的採集周期採集串連的折彎標線ab，得到標線圖像,對標線圖像進行高通濾波得到待測路面的脈衝高程數值圖像；對脈衝高程數值圖像進行處理得到路面裂縫病害的結果。

作為可選的實施方式，高通濾波是通過對標線圖像分別進行低通濾波處理和全譜保真處理，將全譜保真處理得到的全譜斷面數值圖像與低通濾波處理得到的低通濾波連續斷面數值圖像進行差分得到路面裂縫病害的脈衝高程數值圖像。

作為可選的實施方式，將標線ab圖像進行全譜保真處理，使之能夠完整的再現標線圖像，避免由於數據的失真使測量數據不準確。

設計路面在使用中車輪碾壓、環境及內部作用產生的表面變形，產生各種病害，連續性高程變形病害用平整度、車轍、擁包及浪湧等表示，而突變型高程變化如裂縫、坑槽、破碎等，使原本是宏觀平面的設計路面表面變成複雜曲面，因此裂縫與各種路面病害的本質特徵是路面高程脈衝變化—表現為高程變化的深度、寬度及長度，我們在本發明的實施方案中將複雜曲面的問題進行網格元數值擬合，建立以設計路面為基面，以分道線為縱坐標y，橫道線為橫坐標x，垂直方向為z，在數據計算路段的短程車道坐標範圍，按收據採集點劃分為測量數據網格點陣。只要能嚴格測量得到每個路元網格的高程數值則可嚴格重建實際複雜路面。我們在本發明的方案中，對複雜路面空間譜進行高通濾波處理則得到脈衝變形如裂縫和小坑槽及沉降錯臺等信號譜。

通過我們的研究發現，裂紋病害尤其表現為高程的變化，我們的方案通過 高頻濾波得到脈衝高程數值圖像，其中的高頻分量包括裂縫病害的深度，寬度及長度特徵，方便實現裂縫病害的定量自動智能處理，解決了國內外普遍採用圖像攝影方法存在的水跡、油跡產生的偽裂縫問題，複雜灰度圖形自動判讀。

圖2為一種路面裂縫病害檢測系統，包括安裝於可移動的測量車1上的梁2，該可移動的測量車1可沿車道移動，可移動的測量車1上安裝有雷射發生器12，雷射發生器12由多組平面雷射發生器組成：

梁2上安裝有雷射標線圖像採集裝置14,所述雷射發生器12用於向所述車道發射雷射光束，在待測路面形成串連的折彎標線ab，所述圖像採集與信息處理系統11被設置用於向所述的雷射標線圖像採集裝置14發送圖像採集控制信號，使雷射表象圖像採集裝置14基於預定的採集周期採集獲取標線圖像，用於對標線圖像進行高通濾波：產生以分道線為縱坐標方向y軸，橫道線為橫坐標方向x軸，分道線與橫道線相交點為原點，路面病害深度方向為z軸的脈衝高程數值圖像。

作為可選的實施方式，測量車1上還安裝有裡程控制器，裡程控制器用於計算測量車1的行進距離，圖像採集與信息處理系統11根據所述測量車1的行進並基於一定的採集周期發送圖像採集控制信號以控制所述雷射標線圖像採集裝置14採集路面串連的折彎標線，形成標線圖像。較佳的採集周期小於100mm，便於連續採集標線圖像，使標線圖像連續。

較佳的，所述雷射標線圖像採集裝置14包括安裝於同一梁上並呈直線分布的多組ccd，所述ccd可以是面陣ccd或陣列ccd，該多組ccd位於所述串連的折彎標線的正上方。

作為優選的實施方式，所述平面雷射發生器12發出的平面雷射與路面的角度小於45度，保證一定的投影放大率；平面雷射發生器12的底部與地面高度大於300mm，且多組平面雷射發生器12間的角度可調,該平面雷射發生器12的角度通過傳感器，wifi或者其他無線傳輸方式使之能夠根據需求進行調整。

作為優選的實施方式，所述多組平面雷射發生器12安裝於同一梁2上.

雷射發射器12和雷射標線圖像採集裝置14安裝在同一梁2上，以減小和消除了系統誤差。該梁在一些實施例中構造成z字形。

作為優選的實施方式，所述雷射標線圖像採集裝置14設於串連的折彎標線ab的正上方。

作為優選的實施方式，參考圖3所示多組平面雷射發生器12為3個且相鄰兩平面雷射發生器12間的間隔為1米；或多組平面雷射發生器12為4個且相鄰兩平面雷射發生器12間的間隔為0.75米；本發明在保證串連的折彎標線ab能夠覆蓋整個車道的情況下，可以根據需要設置和安排平面雷射發生器的個數和間隔，避免路面裂縫病害的漏檢。

由以上本發明的技術方案可知，本發明通過利用平面雷射發生器12向路面斜射形成串連的折彎標線ab，基於預定的採集周期雷射標線圖像採集裝置14採集串連的折彎標線ab，得到標線圖像，通過裡程控制器控制採集周期，對圖像採集與信息處理系統11對標線圖像進行高通濾波，得到脈衝高程數值圖像，進一步處理可得到裂縫病害；與現有技術相比本發明的有益效果在於：以分道線為縱坐標方向y軸，橫道線為橫坐標方向x軸，分道線與橫道線相交點為原點，路面病害深度方向為z軸的脈衝高程數值圖像，採用對串連的折彎標線ab分別進行低通濾波處理和全譜保真處理，將全譜保真處理得到的全譜斷面數值曲線與低通濾波處理得到的低通濾波連續斷面數值曲線進行差分得到路面裂縫病害的脈衝高程數值圖，避免了出現窄裂縫和淺裂縫的漏檢問題，實現路面病害的自動智能處理，解決了國內外普遍採用圖像攝影方法存在的水跡，油跡產生的偽裂縫問題，實現複雜灰度圖形自動判讀，且通過計算機處理直接得到路面病害的相關信息，保證了安全性。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。