智能车载道路信息采集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能车载道路信息采集装置，包括车辆主体，车辆主体安装有用于拍摄车体周围影像的360°全景摄像头、用于完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境三维信息数据采集的激光扫描装置、用于扫描车辆周围红外热像图的热成像仪、用于应对在隧道段采集作业时补光的辅助照明装置、面阵影像传感器、GPS定位装置、惯性测量装置和用于精确测量车辆行驶距离的测速雷达装置，这些作为采集信息子装置与安装在车辆主体内部的显示器和服务器连接，车辆内部设置有用于供电的电源。智能车载道路信息采集装置能够快速采集道路病害信息以及其它道路附属信息。
【专利说明】
智能车载道路信息采集装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种智能车载道路信息采集装置。【背景技术】
[0002]我国道路建设正处在快速发展时期，道路总里程不断增长，提升道路的养护水平， 以及道路附属信息的管理水平显得尤为重要。然而，快速而准确的检测道路常见病害信息以及快速提取道路附属信息，是提高道路养护和管理水平的重要举措。
[0003]对于道路病害信息的检测和道路附属信息的提取，传统的是人工法和仪器设备静态法，人工法劳动强度大，成本高，仪器设备静态法效率低，无法满足高效、快速而准确的提取道路信息的要求。因此，迫切需要开发方便快捷、高效准确提取道路信息的技术，实现道路常见病害的自动检测以及道路信息的数字化、可视化管理，更好的服务于养护单位、政府部门和服务站。[〇〇〇4]在自动化快速提取道路病害信息和道路附属信息方面，国内做了大量研究，集中在以车辆为载体的道路信息自动提取技术，然而大部分技术的仪器设备依靠国外进口，成本较高，开发自己的道路信息提取设备非常必要。此外，现有的车载道路信息提取系统存在集成性较差，提取信息较单一，结果不够全面准确等一系列问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种能够快速采集道路病害信息以及其它道路附属信息的智能车载道路信息采集装置。
[0006]为实现上述目的，本实用新型智能车载道路信息采集装置采用的技术方案是:
[0007]—种智能车载道路信息采集装置，包括车辆主体，车辆主体安装有用于拍摄车体周围影像的360°全景摄像头、用于完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境三维信息数据采集的激光扫描装置、用于扫描车辆周围红外热像图的热成像仪、用于应对在隧道段采集作业时补光的辅助照明装置、面阵影像传感器、GPS定位装置、惯性测量装置和用于精确测量车辆行驶距离的测速雷达装置，这些作为采集信息子装置与安装在车辆主体内部的显示器和服务器连接，车辆内部设置有用于供电的电源。以车辆为载体，集成多种采集信息子装置，自动获取道路GPS轨迹、激光点云、全景影像、高清影像和热成像数据等，对车辆行驶距离进行精确测量，实现道路常见病害的自动检测，道路附属信息的快速提取以及道路信息的数字化、可视化管理，可广泛应用于三维道路数据和二维地图数据的采集和更新，也可广泛应用于路侧建筑三维建模、街景地图和三维道路导航数据的生产。
[0008]激光扫描装置，基于飞行时间测量原理，采用非接触式测量方式，完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境信息数据的采集。
[0009]360°全景摄像头，在车辆行进过程中，完成车辆周围360°道路图像数据和附属信息数据的采集、处理、拼接和校正等工作。
[0010]热成像仪，利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量，将其反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。在道路的隧道段，由热成像图自动检测得到温度差异区域，确定隧道渗漏水详细属性信息(如位置、面积和温度等信息)。
[0011]面阵影像传感器采集道路信息并存储。针对隧道构造的特性，对隧道纵剖面进行一次性矢量扫描，通过面阵影像传感器采集到相关信息并存储。通过对影像数据分析，确定衬砌裂缝和剥落的位置、长宽及面积等信息。
[0012]GPS定位装置和惯性测量装置，将卫星定位与惯性测量相结合，针对卫星信号易受建筑物、山林等高大物体遮挡造成卫星失锁影响定位精度，运动载体机动过程中不易捕获和跟踪卫星信号等问题，克服卫星导航先天弱点，在保证高可靠性、高精确性和高动态性的同时，还可提供卫星导航无法提供的航向、姿态等关键信息。适用于道路GPS轨迹实时测量及高精度后处理。[〇〇13]测速雷达装置，用于精确测量车辆的行驶距离，该测速雷达装置与惯性测量装置相互结合，可以解决采集系统搜索不到卫星信号的问题，进而保证采集数据的准确性。
[0014]辅助照明装置，用于应对在公路隧道段采集作业时光线照度不足，通过辅助照明装置可提供足够的光源。
[0015]电源在车辆行驶中自动充电，以保证长时间续航能力。
[0016]所述的360°全景摄像头、激光扫描装置、热成像仪和辅助照明装置安装在车辆主体的顶部。[〇〇17]所述的激光扫描装置安装在车辆主体的顶部后方，激光扫描装置包括上下布置的两个激光扫描仪，两个激光扫描仪的扫描端相互交叉。配置上下两个激光扫描仪，完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境三维信息数据的采集。
[0018]激光扫描装置安装在车辆主体的顶部后方，所述的360°全景摄像头设置在激光扫描装置的上端，所述的360°全景摄像头融合6台高分辨率数字相机，数字相机镜头方向相交于一点放射状布置。[〇〇19]服务器内置同步控制子系统，用于对激光扫描装置、360°全景摄像头、热成像仪、 面阵影像传感器进行参数设置、数据采集、状态监视及数据存储。
[0020]服务器内置授时子系统，用于提高微弱信号捕获能力，缩短首次定位时间。
[0021]服务器内置数据处理和分析子系统，对影像数据、激光点云数据、热成像数据以及经过后处理的惯导数据进行处理和分析，提取出道路常见病害信息和道路附属信息，实现道路常见病害的自动检测，道路附属信息的快速提取以及信息的数字化、可视化管理。
[0022]所述的智能车载道路信息采集装置采集道路信息的方法，包括以下步骤:
[0023](1)作业准备:搜集测区资料，编写实施方案；
[0024](2)数据采集:首先，进行测前检查，基准站选址；其次，由服务器的同步控制子系统控制各个采集信息子装置的数据采集，对各个采集信息子装置进行参数设置、数据采集、 状态监视及数据存储；[〇〇25](3)数据处理、管理和分析:对影像数据、激光点云数据、热成像数据以及经过后处理的惯性导航数据进行处理和分析，提取出道路常见病害信息和道路附属信息，实现道路常见病害的自动检测，道路附属信息的快速提取以及道路信息的数字化、可视化管理，首先，对采集系统获取的全景影像数据、激光点云以及GPS轨迹数据进行处理;其次，根据处理后的多种数据批量生成道路DOM数据以及DEM数据，以及依据GPS数据对数据特征点进行提取与匹配，得到高精度道路轨迹数据，实现从图像上提取道路边线要素，三维坐标、距离和面积的空间量测，道路标志的自动识别多种功能；最后，对提取的信息进行编辑、管理和结果输出，编辑操作包括空间数据编辑以及属性数据编辑;最终实现对道路常见病害的快速识别、判断、统计、查询、管理与展示，并按照系统设置的病害处理分发流程，对病害信息进行分类和发布，最终实现道路附属信息的快速提取。
[0026]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:[〇〇27]准确高效:实现对道路常见病害的快速准确识别、判断、统计、查询、管理与展示， 以及实现道路附属信息的快速提取，克服了传统人工法劳动强度大和效率低等不足之处。 [〇〇28]提取的道路信息精细、直观和全面，并能较好的对提取信息进行管理。可以精细的查看某区域的路网组成情况，建筑物细部特征，如:位置和面积等情况;可以直观的浏览路网区域的地形地貌、道路设施情况，并且所有设施均附有属性信息，在构建的多维平台下进行图属互查可自动显示设施所在位置。
[0029]低成本且易操作:过程简单且易于实现，只需将采集系统在待测段道路上行驶即可完成对该段道路信息的快速获取，因此可定期对道路状况进行全面检测，提高了道路养护和管理水平。
[0030]技术集成性较好，能客观、准确和快速的提取多种道路信息，通用性强，便于推广普及。【附图说明】
[0031]图1是智能车载道路信息采集装置的示意图。
[0032]图2是智能车载道路信息采集装置采集道路信息的方法的作业流程图。
[0033]图3是数据采集方法的详细流程图。【具体实施方式】[〇〇34]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 [〇〇35]如图1所示为智能车载道路信息采集装置的示意图。智能车载道路信息采集装置， 包括车辆主体1，车辆主体1顶部安装有用于拍摄车体周围影像的360°全景摄像头2、用于完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境三维信息数据采集的激光扫描装置3、用于扫描车辆周围红外热像图的热成像仪4、用于在隧道段采集作业时补光的辅助照明装置5、面阵影像传感器6、GPS定位装置7、惯性测量装置8和用于精确测量车辆行驶距离的测速雷达装置 9,这些作为采集信息子装置与安装在车辆主体内部的显示器10和服务器11连接，车辆内部设置有用于供电的电源12。智能车载道路信息采集装置以车辆为载体，集成多种采集信息子装置，自动获取道路GPS轨迹、激光点云、全景影像、高清影像和热成像数据等，对车辆行驶距离进行精确测量，实现道路常见病害的自动检测，道路附属信息的快速提取以及道路信息的数字化、可视化管理，可广泛应用于三维道路数据和二维地图数据的采集和更新，也可广泛应用于路侧建筑三维建模、街景地图和三维道路导航数据的生产。服务器内置的同步控制子系统、授时子系统、数据处理和分析子系统。360°全景摄像头、激光扫描装置、热成像仪和辅助照明装置安装在车辆主体的顶部。激光扫描装置3安装在车辆主体顶部后方，激光扫描装置包括上下布置的两个激光扫描仪31，两个激光扫描仪的扫描端相互交叉，基于飞行时间测量原理，采用非接触式测量方式，配置上下两个激光扫描仪，完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境三维信息数据的采集。360°全景摄像头设置在激光扫描装置的上端，360°全景摄像头融合6台高分辨率数字相机，数字相机镜头方向相交于一点放射状布置。热成像仪4安装在车辆主体顶部的前方，辅助照明装置5、面阵影像传感器6和GPS定位装置7安装在车辆主体顶部的中间位置，惯性测量装置8安装在激光扫描装置3的底部，测速雷达装置9安装在车辆主体的尾部。热成像仪4安装在车辆主体顶部的前方能够快速的捕捉热成像，提高了热成像的准确性。[〇〇36]在车辆行进过程中，完成车辆周围360°道路图像数据和附属信息数据的采集、处理、拼接和校正等工作。热成像仪，利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量，将其反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。在道路的隧道段， 由热成像图自动检测得到温度差异区域，确定隧道渗漏水详细属性信息(如位置、面积和温度等信息)。面阵影像传感器采集道路信息并存储。将卫星定位与惯性测量相结合，针对卫星信号易受建筑物、山林等高大物体遮挡造成卫星失锁影响定位精度，运动载体机动过程中不易捕获和跟踪卫星信号等问题，克服卫星导航先天弱点，在保证高可靠性、高精确性和高动态性的同时，还可提供卫星导航无法提供的航向、姿态等关键信息。适用于道路GPS轨迹实时测量及高精度后处理。测速雷达装置，用于精确测量车辆的行驶距离，该测速雷达装置与惯性测量装置相互结合，可以解决搜索不到卫星信号的问题，进而保证采集数据的准确性。辅助照明装置，用于应对在公路隧道段采集作业时光线照度不足，通过辅助照明装置可提供足够的光源。电源在车辆行驶中自动充电，以保证长时间续航能力。服务器内置同步控制子系统，用于对激光扫描装置、360°全景摄像头、热成像仪、面阵影像传感器进行参数设置、数据采集、状态监视及数据存储。服务器内置授时子系统，用于提高微弱信号捕获能力，缩短首次定位时间。服务器内置数据处理和分析子系统，对影像数据、激光点云数据、热成像数据以及经过后处理的惯导数据进行处理和分析，提取出道路常见病害信息和道路附属信息，实现道路常见病害的自动检测，道路附属信息的快速提取以及信息的数字化、可视化管理。[〇〇37]如图2所示为智能车载道路信息采集装置采集道路信息的方法的作业流程图，图3 是数据采集方法的详细流程图。所述的智能车载道路信息采集装置采集道路信息的方法， 包括以下步骤:[〇〇38](1)作业准备:搜集测区资料，编写实施方案；
[0039](2)数据采集:首先，进行测前检查，基准站选址；其次，由服务器的同步控制子系统控制各个采集信息子装置的数据采集，对各个装置进行参数设置、数据采集、状态监视及数据存储；
[0040](3)数据处理、管理和分析:对影像数据、激光点云数据、热成像数据以及经过后处理的惯性导航数据进行处理和分析，提取出道路常见病害信息和道路附属信息，实现道路常见病害的自动检测，道路附属信息的快速提取以及道路信息的数字化、可视化管理，具体内容如下，首先，对采集系统获取的全景影像数据、激光点云以及GPS轨迹数据等进行处理； 其次，根据处理后的多种数据批量生成道路DOM数据以及DEM数据，以及依据GPS数据对数据特征点进行提取与匹配，得到高精度道路轨迹数据，实现从图像上提取道路边线等要素，三维坐标、距尚和面积等的空间量测，道路标志的自动识别等多种功能；最后，对提取的彳目息进行编辑、管理和结果输出，编辑操作包括空间数据编辑以及属性数据编辑;最终实现对道路常见病害的快速识别、判断、统计、查询、管理与展示，并按照系统设置的病害处理分发流程，对病害信息进行分类和发布，最终还实现道路附属信息的快速提取。
[0041]本实用新型根据自主研发的智能车载道路信息采集装置和采集道路信息的方法， 能够自动、高效准确提取道路常见病害信息和道路附属信息，实现对既有道路GPS轨迹、激光点云、全景影像、高清影像和热成像数据的获取，对车辆行驶距离的精确测量，达到对道路常见病害的快速识别、判断、统计、查询、管理与展示，对道路附属信息的快速提取以及对道路信息的数字化、可视化管理的目的，最终提高道路养护和管理水平。
【主权项】
1.一种智能车载道路信息采集装置，其特征在于:包括车辆主体，车辆主体安装有用于 拍摄车体周围影像的360°全景摄像头、用于完成车辆行驶过程中道路和道路周围环境三维 信息数据采集的激光扫描装置、用于扫描车辆周围红外热像图的热成像仪、用于应对在隧 道段采集作业时补光的辅助照明装置、面阵影像传感器、GPS定位装置、惯性测量装置和用 于精确测量车辆行驶距离的测速雷达装置，这些作为采集信息子装置与安装在车辆主体内 部的显示器和服务器连接，车辆内部设置有用于供电的电源。2.根据权利要求1所述的智能车载道路信息采集装置，其特征在于:所述的360°全景摄 像头、激光扫描装置、热成像仪和辅助照明装置安装在车辆主体的顶部。3.根据权利要求1所述的智能车载道路信息采集装置，其特征在于:所述的激光扫描装 置安装在车辆主体的顶部后方，激光扫描装置包括上下布置的两个激光扫描仪，两个激光 扫描仪的扫描端相互交叉。4.根据权利要求1所述的智能车载道路信息采集装置，其特征在于:激光扫描装置安装 在车辆主体的顶部后方，所述的360°全景摄像头设置在激光扫描装置的上端，所述的360° 全景摄像头融合6台高分辨率数字相机，数字相机镜头方向相交于一点放射状布置。
【文档编号】E01C23/01GK205711656SQ201620504606
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】翁晓鹏, 何小军, 章明
【申请人】江苏智途科技股份有限公司