基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法.pdf

本发明提出一种基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法，包括：检测车、线光源、摄像装置、控制处理单元；若干个线光源通过支架安装在检测车尾或车头一侧，并使线光源的指向与检测车的行进方向平行；摄像装置设置在检测车车尾或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ；控制处理单元设置在检测车内部；所述线光源是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，并适时报告检测结果。本发明的有益技术效果是检测仪器的成本经济，体积小巧；能实时进行检测，不影响正常行车；并且，还提高了检测效率和检测精度。

1.  一种基于光学检测技术的路面平整度检测仪，其特征在于，该检测仪包括：检测车、线光源、摄像装置、控制处理单元；若干个线光源通过支架安装在检测车尾部或车头一侧，并使线光源的指向与检测车的行进方向平行，使线光源垂直照射在被检测路面上；摄像装置设置在检测车尾部或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直；控制处理单元设置在检测车内部；所述线光源是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源，其直线方向即为线光源的指向；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果。

2.  根据权利要求1所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪，其特征在于，所述线光源为能产生单束或多束平行直线状单色光源的激光器，或者为能产生单色面光源的激光器用带有线状孔的挡板遮光后形成单束或多束平行直线状的单色光源。

3.  根据权利要求1所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪，其特征在于，所述拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直，包括使摄像装置的拍摄视线与线光源的指向垂直，并且，保持拍摄视线与路面水平线的倾角为θ。

4.  根据权利要求1或3所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪，其特征在于，所述摄像装置的拍摄视角θ为可调。

5.  根据权利要求1所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪，其特征在于，所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像，包括按照设定的时间间隔拍摄各个线光源同时照射在路面上的图像，或者各个线光源分别照射在路面上的图像。

6.  根据权利要求1所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪，其特征在于，所述控制处理单元能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果，包括，对拍摄到的图像进行处理并获取各个线光源照射在路面上的曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警；其中，所述各个线光源照射在路面上的曲线是指各个线光源照射在路面上后，路面上的各个高低不平的反射或折射点所形成的曲线；所述各条曲线的拟合直线是指根据该曲线采用最小二乘法拟合出来的最接近该曲线的直线；所述各条曲线与拟合直线的差值指曲线上的点与拟合直线上对应点的差值。

7.  一种基于光学检测技术的路面平整度检测方法，其特征在于，采用基于光学检测技术的路面平整度检测仪对路面平整度进行检测，包括以下步骤：
S1、采用基于光学检测技术的路面平整度检测仪对路面平整度进行检测，所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪包括：检测车、线光源、摄像装置、控制处理单元；若干个线光源通过支架安装在检测车尾部或车头一侧，并使线光源的指向与检测车的行进方向平行，使线光源垂直照射在被检测路面上；摄像装置设置在检测车尾部或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直；控制处理单元设置在检测车内部；所述线光源是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源，其直线方向即为线光源的指向；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果；
S2、以待检测道路路面的行车道轮迹，即车辙为检测对象，并取车辙中间位置为测定中心；
S3、按照检测要求设置检测车的匀速行驶速度和摄像装置拍摄图像的间隔时间，其中，如果需要对路面连续进行检测的，则摄像装置拍摄图像的间隔时间与图像处理时间相同且检测车匀速行驶的速度为单位时间内摄像装置拍摄图像的次数与线光源的长度的乘积；如果不需要对路面连续进行检测的，则按照间断距离的长度和所选择的检测车匀速行驶的速度设置摄像装置拍摄图像的间隔时间；
S4、控制检测车按照设定的速度匀速行驶，在行驶过程中，保证线光源的纵向中心与测定中心尽可能重合，摄像装置按照设定的时间对各个线光源照射在路面上的图像进行拍摄并对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果；包括，对拍摄到的图像进行处理并获取各个线光源照射在路面上的曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警；其中，所述各个线光源照射在路面上的曲线是指各个线光源照射在路面上后，路面上的各个高低不平的反射或折射点所形成的曲线；所述各条曲线的拟合直线是指根据该曲线采用最小二乘法拟合出来的最接近该曲线的直线；所述各条曲线与拟合直线的差值指曲线上的点与拟合直线上对应点的差值。

基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法
技术领域
本发明涉及到路面平整度检测技术，特别涉及到一种基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法。
背景技术
近年来，随着我国高等级公路建设突飞猛进的发展，其养护管理日渐重要，路面平整度信息是评价路面质量好坏的关键指标之一。所谓路面平整度是指路面沿前行方向凹凸量的偏差值。不良的路面平整度不仅影响道路行车安全，降低行车舒适度，增大行车噪声污染，同时加速路面结构破坏，影响路面使用年限，缩短养护周期。目前，国内外常用的路面平整度检测方法主要有三种，即3m直尺法、连续式平整度仪和颠簸累计仪。所述3m直尺法采用3m长的直尺放置在路面上，观察路面与直尺间的间隙，由此判断路面的平整度。显然，3m直尺法不仅工作强度大，而且精度较低。所述连续式平整度仪采用前后两组轴间距离为3m的行轮，在机架中间有一个能起落的测定轮，沿路面前行方向以一定间隔采集测定轮的单向垂直位移数据，计算100m中数据的方差。显然，连续式平整度仪沿用了3m直尺法的检测原理，其自动化程度较高，但仍存在测量精度较低等问题。所述颠簸累计仪采用测试车辆以一定的速度在路面上行驶，由于路面上的凹凸不平状况，引起汽车的激振，通过机械传感器测量后轴同车厢之间单向位移的累积值VBI，由此，测定路面的平整度。显然，颠簸累计仪采用间接测定方式，其测量精度较低。综上所述，现有技术路面平整度检测方法存在着工作强度较大和测量精度较低等问题。
发明内容
为解决现有技术路面平整度检测方法存在的工作强度较大和测量精度较低等问题，本发明提出一种基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法。本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪，包括：检测车、线光源、摄像装置、控制处理单元；若干个线光源通过支架安装在检测车尾部或车头一侧，并使线光源的指向与检测车的行进方向平行，使线光源垂直照射在被检测路面上；摄像装置设置在检测车尾部或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直；控制处理单元设置在检测车内部；所述线光源是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源，其直线方向即为线光源的指向；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果。
进一步的，所述线光源为能产生单束或多束平行直线状单色光源的激光器，或者为能产生单色面光源的激光器用带有线状孔的挡板遮光后形成单束或多束平行直线状的单色光源。
进一步的，所述拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直，包括使摄像装置的拍摄视线与线光源的指向垂直，并且，保持拍摄视线与路面水平线的倾角为θ。
进一步的，所述摄像装置的拍摄视角θ为可调。
进一步的，所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像，包括按照设定的时间间隔拍摄各个线光源同时照射在路面上的图像，或者各个线光源分别照射在路面上的图像。
进一步的，所述控制处理单元能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果，包括，对拍摄到的图像进行处理并获取各个线光源照射在路面上的曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警；其中，所述各个线光源照射在路面上的曲线是指各个线光源照射在路面上后，路面上的各个高低不平的反射或折射点所形成的曲线；所述各条曲线的拟合直线是指根据该曲线采用最小二乘法拟合出来的最接近该曲线的直线；所述各条曲线与拟合直线的差值指曲线上的点与拟合直线上对应点的差值。
本发明基于光学检测技术的路面平整度检测方法，采用基于光学检测技术的路面平整度检测仪对路面平整度进行检测，包括以下步骤：
S1、采用基于光学检测技术的路面平整度检测仪对路面平整度进行检测，所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪包括：检测车、线光源、摄像装置、控制处理单元；若干个线光源通过支架安装在检测车尾部或车头一侧，并使线光源的指向与检测车的行进方向平行，使线光源垂直照射在被检测路面上；摄像装置设置在检测车尾部或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直；控制处理单元设置在检测车内部；所述线光源是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源，其直线方向即为线光源的指向；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果；
S2、以待检测道路路面的行车道轮迹，即车辙为检测对象，并取车辙中间位置为测定中心；
S3、按照检测要求设置检测车的匀速行驶速度和摄像装置拍摄图像的间隔时间，其中，如果需要对路面连续进行检测的，则摄像装置拍摄图像的间隔时间与图像处理时间相同且检测车匀速行驶的速度为单位时间内摄像装置拍摄图像的次数与线光源的长度的乘积；如果不需要对路面连续进行检测的，则按照间断距离的长度和所选择的检测车匀速行驶的速度设置摄像装置拍摄图像的间隔时间；
S4、控制检测车按照设定的速度匀速行驶，在行驶过程中，保证线光源的纵向中心与测定中心尽可能重合，摄像装置按照设定的时间对各个线光源照射在路面上的图像进行拍摄并对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果；包括，对拍摄到的图像进行处理并获取各个线光源照射在路面上的曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警；其中，所述各个线光源照射在路面上的曲线是指各个线光源照射在路面上后，路面上的各个高低不平的反射或折射点所形成的曲线；所述各条曲线的拟合直线是指根据该曲线采用最小二乘法拟合出来的最接近该曲线的直线；所述各条曲线与拟合直线的差值指曲线上的点与拟合直线上对应点的差值。
本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法的有益技术效果是检测仪器的成本经济，体积小巧；能实时进行检测，不影响正常行车安全；并且，还提高了检测效率和检测精度。
附图说明
附图1是本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪的结构示意图；
附图2是本发明基于光学检测技术的路面平整度检测方法的原理示意图。
下面结合附图及具体实施例对本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法作进一步的说明。
具体实施方式
附图1是本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪的结构示意图，附图2是本发明基于光学检测技术的路面平整度检测方法的原理示意图，图中，1为检测车，2为线光源，3为摄像装置。由图可知，本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪，本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪，包括：检测车1、线光源2、摄像装置3、控制处理单元；若干个线光源2通过支架安装在检测车1尾部或车头一侧，并使线光源2的指向与检测车1的行进方向平行，使线光源2垂直照射在被检测路面上；摄像装置3设置在检测车1尾部或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源2的指向垂直；控制处理单元设置在检测车1内部；所述线光源2是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源，其直线方向即为线光源的指向；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果。本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪利用直线光线照射在不平整路面上时，路面上的各个高低不平的反射或折射点将形成一条曲线。本发明路面平整度检测仪采用线光源照射在路面，采用摄像机拍摄各个线光源照射在路面上的图像，通过对图像的处理，使得图像上各个高低不平的路面上的反射或折射点所形成的曲线凸现出来，通过计算求得各条曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警。
为保证线光源的效果，本发明所述线光源为能产生单束或多束平行直线状单色光源的激光器，或者为能产生单色面光源的激光器用带有线状孔的挡板遮光后形成单束或多束平行直线状的单色光源。
为保证拍摄图像效果，本发明所述拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直，包括使摄像装置的拍摄视线与线光源的指向垂直，并且，保持拍摄视线与路面水平线的倾角为θ。所述摄像装置的拍摄视角θ为可调。由检测原理可知，摄像装置的拍摄视角θ决定了检测的精度，视角越大，精度越低，但能检测到的路面范围越大；视角越小，精度越高，但检测的路面范围越小。为适应不同的检测需求，所述摄像装置的拍摄视角θ为可调。
本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪，采用控制处理单元对检测仪进行控制并处理数据，所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像，包括按照设定的时间间隔拍摄各个线光源同时照射在路面上的图像，或者各个线光源分别照射在路面上的图像。所述控制处理单元能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果，包括，对拍摄到的图像进行处理并获取各个线光源照射在路面上的曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警；其中，所述各个线光源照射在路面上的曲线是指各个线光源照射在路面上后，路面上的各个高低不平的反射或折射点所形成的曲线；所述各条曲线的拟合直线是指根据该曲线采用最小二乘法拟合出来的最接近该曲线的直线；所述各条曲线与拟合直线的差值指曲线上的点与拟合直线上对应点的差值。
本发明基于光学检测技术的路面平整度检测方法，采用基于光学检测技术的路面平整度检测仪对路面平整度进行检测，所述基于光学检测技术的路面平整度检测仪包括：检测车、线光源、摄像装置、控制处理单元；若干个线光源通过支架安装在检测车尾部或车头一侧，并使线光源的指向与检测车的行进方向平行，使线光源垂直照射在被检测路面上；摄像装置设置在检测车尾部或车头的另一侧，其拍摄方向与被检测路面保持一个确定的角度θ且与线光源的指向垂直；控制处理单元设置在检测车内部；所述线光源是指照射区域为直线状或多条平行直线状的单色光源，其直线方向即为线光源的指向；所述控制处理单元能够控制摄像装置拍摄各个线光源照射在路面上的图像并能够对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果；包括以下步骤：
S1、采用基于光学检测技术的路面平整度检测仪对路面平整度进行检测，
S2、以待检测道路路面的行车道轮迹，即车辙为检测对象，并取车辙中间位置为测定中心；
S3、按照检测要求设置检测车的匀速行驶速度和摄像装置拍摄图像的间隔时间，其中，如果需要对路面连续进行检测的，则摄像装置拍摄图像的间隔时间与图像处理时间相同且检测车匀速行驶的速度为单位时间内摄像装置拍摄图像的次数与线光源的长度的乘积；如果不需要对路面连续进行检测的，则按照间断距离的长度和所选择的检测车匀速行驶的速度设置摄像装置拍摄图像的间隔时间；
S4、控制检测车按照设定的速度匀速行驶，在行驶过程中，保证线光源的纵向中心与测定中心尽可能重合，摄像装置按照设定的时间对各个线光源照射在路面上的图像进行拍摄并对拍摄到的图像进行处理，获取各个线光源照射在路面上的曲线并适时报告检测结果；包括，对拍摄到的图像进行处理并获取各个线光源照射在路面上的曲线，并在各条曲线与拟合直线的最大差值超出设定值时发出报警；其中，所述各个线光源照射在路面上的曲线是指各个线光源照射在路面上后，路面上的各个高低不平的反射或折射点所形成的曲线；所述各条曲线的拟合直线是指根据该曲线采用最小二乘法拟合出来的最接近该曲线的直线；所述各条曲线与拟合直线的差值指曲线上的点与拟合直线上对应点的差值。
本发明基于光学检测技术的路面平整度检测仪及检测方法的有益技术效果是检测仪器的成本经济，体积小巧；能实时进行检测，不影响正常行车安全；并且，还提高了检测效率和检测精度。