一种轻量化道路路面裂缝检测方法与流程

1.本发明涉及路面裂缝检测技术领域，特别涉及一种轻量化道路路面裂缝检测方法。


背景技术：

2.路面破损技术状况指数pci是公路路面技术状况评定的重要指标之一，也是路面养护维修方式选择的主要参考指标，其中重要的一项是检测道路的裂缝出现的情况以及对裂缝进行计算。
3.现有技术的不足之处在于，目前对道路路面裂缝进行计算通常是采用人工测量的办法，但是测量效率较低，人工成本较大，无法满足日益增长的道路路面检测需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种轻量化道路路面裂缝检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.一种轻量化道路路面裂缝检测方法，具体步骤包括：
6.获取道路路面裂缝的源图像数据；
7.根据得到的源图像数据的路面裂缝处设置矩形框，并构建坐标系，得到矩形框的顶点坐标；
8.利用顶点坐标通过透视变换函数进行坐标转换，计算出变换矩阵的参数；
9.再根据变换矩阵的参数，得到源图像的图片像素和矩形框的对应比例关系；
10.根据对应比例关系结合路面破损指数pci函数计算得到当前路面裂缝的pci值。
11.作为本发明的进一步的方案：所述获取道路路面裂缝的源图像数据的具体步骤包括：
12.通过轻量化的车载采集设备采集行驶过的路面裂缝的源图像数据；
13.对得到的源图像数据通过算法进行裂缝位置的自动标注并预处理后进行存储。
14.作为本发明的进一步的方案：所述根据得到的源图像数据的路面裂缝处设置矩形框，并构建坐标系，得到矩形框的顶点坐标的具体步骤包括：
15.在源图像数据的具有路面裂缝处的图片处设置矩形框；
16.构建坐标系，根据坐标系获取矩形框的四个角点的顶点坐标。
17.作为本发明的进一步的方案：所述利用顶点坐标通过透视变换函数进行坐标转换，计算出变换矩阵的参数的具体步骤包括：
18.获取矩形框的四个角点的顶点坐标，根据透视变换函数进行坐标转换，所述透视变换函数为：
19.[0020][0021]
式中，x、y、z为原始图像像素点的齐次坐标，x
′
、y
′
、z
′
为变换之后的图像像素点的齐次坐标；
[0022]
将z归一化后，得到归一化后的齐次坐标(x
′
；y
′
；1)，则其变换之后的图像像素点的齐次坐标(x；y；z)对应的二维平面坐标为(x
′
；y
′
)：
[0023][0024]
根据得到的二维平面坐标进行计算，其中a
33
＝1，得到一个点的放射变换：
[0025][0026]
根据源图像数据的点与其对应的映射平面的点形成一对点求解，得到变换矩阵参数。
[0027]
作为本发明的进一步的方案：所述对应比例关系的具体为：
[0028][0029]
其中，m表示透视变换的裂缝横坐标的差值或纵坐标的差值，t表示标定的方形物的实际长度或宽度。
[0030]
作为本发明的进一步的方案：所述根据对应比例关系结合路面破损指数pci函数计算得到当前路面裂缝的pci值的具体步骤包括：
[0031]
根据当前路面的对应比例关系k计算出裂缝的实际长度t；
[0032]
能够对后续通过视频采集设备采集到的道路图像进行分析，也就是说工作人员在电脑上就可以按照比例关系，得出道路实际的裂缝的长度，无需人工现场去道路路面测量；
[0033]
再根据路面破损指数pci函数计算路面破损率；
[0034]
所述路面破损率dr计算公式为：
[0035][0036]
式中，wi为第i类路面损坏的权重或换算系数，ai为第i类路面损坏的累计面积(m2)，a为路面检测总面积(m2)，i0是损坏类型总数；
[0037]
根据路面破损率dr计算当前路面裂缝的pci值，计算公式为：
[0038][0039]
式中，a0、a1均为与路面有关的系数。
[0040]
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
[0041]
采用上述的技术方案，通过设置于车辆的轻量化可拆卸的车载设备获取道路路面破损处的源图像数据，再通过提取源图像数据中路面裂缝处的坐标信息，根据坐标进行坐标变换，得到变换矩阵的参数，进而确定对应比例关系，最后得到路面破损技术状况指数pci值指标，解决了现有人工测算测量导致的效率低，人工成本大，无法满足日益增长的道路路面检测需求的问题。
附图说明
[0042]
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
[0043]
图1为本技术公开的一些实施例的路面裂缝检测方法的步骤示意图；
[0044]
图2为本技术公开的一些实施例的路面前视图和透视变换后的图像；
[0045]
图3为本技术公开的一些实施例的路面前视图具有坐标的矩形框示意图；
[0046]
图4为本技术公开的一些实施例的透视变换后具有坐标的矩形框示意图。
[0047]
路面前视图。
具体实施方式
[0048]
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。
[0049]
请参考图1，本发明实施例中，一种轻量化道路路面裂缝检测方法，具体步骤包括：
[0050]
s1、获取道路路面裂缝的源图像数据；
[0051]
本实施例中，主要是通过轻量化的车载采集设备采集行驶过的路面裂缝的源图像数据，其中车载采集设备包括用于获取图像的摄像头、用于程序控制的车载主机，以及记录拍摄图像定位信息的gps定位器，设备可直接安装在车内，而无需使用专用检测车，具有轻量化的优势；
[0052]
摄像头采集行驶过路面的图像数据，通过后台算法，在道路图片上自动标注裂缝的位置。
[0053]
s2、根据得到的源图像数据的路面裂缝处设置矩形框，并构建坐标系，得到矩形框的顶点坐标，具体步骤包括：
[0054]
本实施例中，如图2所示，首先通过在源图像数据的具有路面裂缝处的图片处设置矩形框；具体的，矩形框的相对两侧边分别与道路标线平行，矩形框需要提前获取尺寸(长度和宽度)，在放置的过程中时，矩形框不能有弯曲，与地面贴平；
[0055]
图2中，左侧的为前视图，模仿安装在车辆头部的摄像头所拍摄的视角，右侧的为俯视图，是对前视图进行透视变换后的图像。
[0056]
构建坐标系，根据坐标系获取矩形框的四个角点的顶点坐标。
[0057]
本实施例中，假设原图中的四个角点的坐标分别为：(100，50)、(200，50)、(75，100)、(225，100)；需要变换后的坐标可以自己定义，比如：(75，100)、(150，100)、(75，150)、(150，150)；
[0058]
如图3所示，图中标示出矩形框的顶点坐标，同时设定矩形框的长度为2米，宽度为1米；
[0059]
如图4所示，图示为透视变换后具有坐标的矩形框示意图；
[0060]
s3、利用顶点坐标通过透视变换函数进行坐标转换，计算出变换矩阵的参数，具体步骤包括：
[0061]
本实施例中，根据上述步骤获取矩形框的四个角点的顶点坐标，根据透视变换函数进行坐标转换，所述透视变换函数为：
[0062][0063][0064]
式中，x、y、z为原始图像像素点的齐次坐标，x
′
、y
′
、z
′
为变换之后的图像像素点的齐次坐标；
[0065]
具体的，原始图像像素点的齐次坐标(x，y，z)对应得到变换后的图像像素点的齐次坐标(x’；y’；z’)其中z’＝1，则点(x’；y’)就是原图像对应的像素点的二维平面坐标经过变换后的二维平面坐标；
[0066]
将z归一化后，得到归一化后的齐次坐标(x
′
；y
′
；1)，则其变换之后的图像像素点的齐次坐标(x；y；z)对应的二维平面坐标为(x
′
；y
′
)：
[0067]
具体为，当齐次坐标z’＝1，则点(x’；y’)就是原图像对应的像素点的二维平面坐标经过变换后的二维平面坐标：
[0068][0069]
根据得到的二维平面坐标进行计算，其中a
33
＝1，得到一个点的放射变换：
[0070][0071]
根据源图像数据的点与其对应的映射平面的点形成一对点求解，得到变换矩阵参数。
[0072]
本实施例中，在这个方程中，总共有8个未知数，因此我们可以找到4对8个点(每个两个对应，原平面上的点和其对应映射到新的视平面的点为一对)；
[0073]
列出方程并解出，得到参数a11、a12、a13、a21、a22、a23、a31、a32。
[0074]
s4、再根据变换矩阵的参数，得到源图像的图片像素和矩形框的对应比例关系；
[0075]
所有的原始图像都要经过透视变换，透视变换的基础就是需要知道上述求解的参
数，参数知道以后，按照对应比例关系可得到实际的裂缝长度；
[0076]
所述对应比例关系的具体为：
[0077][0078]
其中，m表示透视变换的裂缝横坐标的差值或纵坐标的差值，t表示标定的方形物的实际长度或宽度。
[0079]
s5、根据对应比例关系结合路面破损指数pci函数计算得到当前路面裂缝的pci值，具体步骤包括：
[0080]
根据当前路面的对应比例关系k计算出裂缝的实际长度t；
[0081]
本实施例中，能够对后续通过视频采集设备采集到的道路图像进行分析，也就是说工作人员在电脑上就可以按照比例关系，得出道路实际的裂缝的长度，无需人工现场去道路路面测量
[0082]
再根据路面破损指数pci函数计算路面破损率；
[0083]
所述路面破损率dr计算公式为：
[0084][0085]
式中，wi为第i类路面损坏的权重或换算系数，ai为第i类路面损坏的累计面积(m2)，a为路面检测总面积(m2)，i0是损坏类型总数；
[0086]
根据路面破损率dr计算当前路面裂缝的pci值，计算公式为：
[0087][0088]
式中，a0、a1均为与路面有关的系数。
[0089]
本实施例中，其中公式的各类参数可通过水泥混凝土路面损坏类型、权重及换算系数的查表得到。
[0090]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。