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一种机器视觉距离补偿路面破损位置定位方法
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2020-10-15
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实时准确的路面破损自动检测技术对于公路管理养护有重要的意义。结合基于FPGA的路面破损识别检测系统进行定位精度的研究。由于该系统设备安装视角和载体运动速度等因素的影响,会造成路面定位精度的下降。提出了一种机器视觉距离补偿的路面破损定位算法,实验结果表明,当车的行驶速度在72 km/h以下时,定位误差从5 m减少到2 m,满足了系统设计的要求。
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一种机器视觉距离补偿路面破损位置定位方法一种机器视觉距离补偿路面破损位置定位方法
实时准确的路面破损自动检测技术对于公路管理养护有重要的意义。结合基于FPGA的路面破损识别检测系统进
行定位精度的研究。由于该系统设备安装视角和载体运动速度等因素的影响,会造成路面定位精度的下降。提
出了一种机器视觉距离补偿的路面破损定位算法,实验结果表明,当车的行驶速度在72 km/h以下时,定位误差
从5 m减少到2 m,满足了系统设计的要求。
0 引言引言
我国高等级公路网的建设已跻身于世界领先水平
[1]
。高性能、高可靠性、高效率和多信息化的路面检测装备已经成为路面检
测部门的迫切需要。传统的人工检测算法效率低、精度差、劳动强度大和安全性差已无法满足道路养护作业需求。随着图像处
理技术和人工视觉技术的快速发展,基于机器视觉路面检测识别系统得以发展。同时为检测载体在快速行驶下准确的识别路面
破损类型以及确定高精度路面破损位置提出了更高的要求。
20世纪90年代,美国的Earth公司研制出PCES系统,瑞典一家公司推出PAVUE系统,但是这两个系统实时性较差,同时对
于裂缝的定位精度较低
[2]
。我国在路面破损的自动检测识别研究方面起步较晚。长安大学的徐志刚、赵祥模等人一直在对路面
裂缝的识别与检测系统进行研究,同时实现对图像中有裂缝部分的精确定位
[3]
。
高速载体运动下的导航定位精度是卫星导航领域下的热点问题,同时实现路面破损的高精度定位一直是路面破损智能识别
与检测系统的重点研究方向之一。近年来,我国全球北斗定位系统的快速发展,为实现路面破损的智能、快速、高精度的定位
提供了有效的手段。虽然目前差分技术、组合导航的技术可以有效地提高定位精度,但是实用性不强且成本较高。本文结合基
于FPGA的路面破损的智能识别和检测系统,提出了一种基于机器视觉距离补偿的北斗路面破损智能识别定位算法,提高了在
高速运动情况下路面破损定位的精度。
1 路面破损识别检测系统和高精度定位的实现路面破损识别检测系统和高精度定位的实现
1.1 基于基于FPGA的路面破损监测系统的路面破损监测系统
基于FPGA的路面破损识别检测系统
[4]
的实现包括路面信息的采集、路面破损检测算法、硬件系统的设计、北斗定位、无线
传输五大部分组成。系统的结构见图1。
减少由于光线不均匀的照射和传感器的感光问题带来的误差噪声。同时对CMOS摄像头进行初始化配置:从设备操作视频
图像为每秒30帧、输出高8 bit的RAW RGB格式视频信号,默认采取VGA分辨率输出、开启自动增益AGC功能、开启自动白
平衡AWB功能、开启自动曝光AEC功能以及亮度值补偿功能等。
工作流程为首先提出一种基于公路路面图像特征提取和分析的路面破损检测方法
[5]
,并用FPGA构建硬件系统进行处理,然
后将处理结果通过SDRAM进行缓存然后进行VGA显示,当判定有破损时会向定位模块获取定位信息,并将进行运动补偿后的
破损定位信息在LCD上进行显示,最后通过无线传输模块把获取到的图像信息和破损位置信息发送至后台服务器显示并存储。
1.2 高精度破损定位算法的实现高精度破损定位算法的实现
实现高精度的路面裂破损定位的流程如图2所示。首先对北斗定位原始数据进行扩展卡尔曼滤波
[6]
处理,消除车载北斗信号
容易受到遮挡和干扰的影响。消除误差之后将车载北斗接收机接收到的经纬度信息经过高斯投影坐标转换到平面坐标系。对
CMOS相机采集的图像帧数据进行数字图像处理,得到裂缝的在实际中的物理距离,最后进行FPGA运算耗时的运动补偿,进
行坐标转换得到裂缝的经纬度。
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weixin_38697274
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