碾压路面平坦程度辨识系统及方法与流程

本发明涉及压路机械领域，尤其涉及一种碾压路面平坦程度辨识系统及方法。

背景技术：

压路机又称压土机，是一种修路的设备。压路机在工程机械中属于道路设备的范畴，广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业，可以碾压沙性、半粘性及粘性土壤、路基稳定土及沥青混凝土路面层。压路机以机械本身的重力作用，适用于各种压实作业，使被碾压层产生永久变形而密实。压路机又分钢轮式和轮胎式两类。

压路机按轮轴分类如下：按轮轴布置有单轴单轮、双轴双轮、双轴三轮和三轴三轮等种。以内燃机为动力，采用机械传动或液压传动。一般前轮转向，机动性好，后轮驱动。为改善转向及碾压性能，宜采用铰接式转向结构和全轮驱动。前轮框架和机架铰接，以减少路面不平时的机身摆动。后轮和机架为刚性联接。采用液压操纵、用液压缸控制转向。前后碾轮均装有刮板以清除碾轮上粘结物。还装有喷水系统，用于压实沥青路面时，对碾轮洒水以防沥青混合料粘附。为增大作用力还可在碾轮内加装铁、砂、水等加大压重。

现有技术中，压路机的压路效果缺乏有效的电子化的实时判断工具，导致压路机的操控人员在每次碾压路面后需要通过肉眼模式判断碾压效果，例如，判断路面是否平坦，路面是否需要再次执行碾压操作；显然，这种肉眼判断模式判断水平低下且容易误判，导致平坦路面再次被碾压，或者不平坦的路面被投入使用。

技术实现要素：

为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种碾压路面平坦程度辨识系统及方法，能够在针对性图像处理的基础上，基于每一个像素行的各个路面像素点的各个景深数据的均方差确定压路机构碾压后的路面的整体平坦程度，从而及时为压路机构的驾驶人员提供现场碾压数据。

为此，本发明至少需要具备以下几处重要的发明点：

(1)采用基于每一个像素行的各个路面像素点的各个景深数据的均方差，对压路机构碾压后的路面的整体平坦程度进行判断，从而为后续是否继续碾压提供参考数据；

(2)引入针对性的图像处理机制对每一个像素行的各个路面像素点的各个景深数据进行现场鉴别。

根据本发明的一方面，提供了一种碾压路面平坦程度辨识系统，所述系统包括：

压路机主体，包括牵引车、牵引机构、机身、缓冲机构、举升机构、行走机构、压实轮、支撑架和信息采集机构；

所述牵引机构的一端维系在所述牵引车上，所述牵引机构的另一端维系在所述机身上，所述支撑架被设置在所述机身的尾部的中央位置，所述机身用于固定所述举升机构、所述行走机构和所述压实轮；

所述行走机构包括四个行走轮体，两个行走轮体位于所述压实轮的左侧，另外两个行走轮体位于所述压实轮的右侧；

所述机身的尾部延伸到所述压实轮的后方，所述信息采集机构安装在所述支撑架上，用于对所述压实轮压实后的道路执行现场图像采集动作，以获得对应的即时采集图像；

数据处理设备，设置在所述机身上，与所述信息采集机构连接，用于对接收到的即时采集图像执行平滑空间滤波处理，以获得对应的实时滤波画面；

亮度识别设备，设置在所述机身上，与所述数据处理设备连接，用于识别所述实时滤波画面中的一个或多个亮度不均匀区域；

内容校正设备，与所述亮度识别设备连接，用于对所述实时滤波画面中的每一个亮度不均匀区域执行亮度不均匀校正处理，以获得所述实时滤波画面对应的亮度校正图像；

区域解析设备，与所述内容校正设备连接，用于基于柏油路面的预设颜色成像特征识别所述亮度校正图像中构成柏油路面的每一个像素点以作为路面像素点，将所述亮度校正图像中的其他像素点作为非路面像素点；

参数鉴别设备，与所述区域解析设备连接，用于将所述亮度校正图像中存在三个以上的路面像素点的像素行作为待处理像素行，对每一个待处理像素行执行以下动作：获取所述待处理像素行上各个路面像素点的景深值，计算各个路面像素点的景深值的均方差以作为所述待处理像素行的参考均方差；

平坦检测机构，与所述参数鉴别设备连接，用于获取各个待处理像素行分别对应的各个参考均方差，将所述各个参考均方差去除最大值和最小值后剩余多个参考均方差的均值作为待处理均方差输出；

其中，所述平坦检测机构还用于基于待处理均方差确定对应的平坦程度等级；

其中，基于待处理均方差确定对应的平台程度等级包括：所述待处理均方差越大，确定的对应的平坦程度等级越低。

根据本发明的另一方面，还提供了一种碾压路面平坦程度辨识方法，所述方法包括：

使用压路机主体，包括牵引车、牵引机构、机身、缓冲机构、举升机构、行走机构、压实轮、支撑架和信息采集机构；

所述牵引机构的一端维系在所述牵引车上，所述牵引机构的另一端维系在所述机身上，所述支撑架被设置在所述机身的尾部的中央位置，所述机身用于固定所述举升机构、所述行走机构和所述压实轮；

所述行走机构包括四个行走轮体，两个行走轮体位于所述压实轮的左侧，另外两个行走轮体位于所述压实轮的右侧；

所述机身的尾部延伸到所述压实轮的后方，所述信息采集机构安装在所述支撑架上，用于对所述压实轮压实后的道路执行现场图像采集动作，以获得对应的即时采集图像；

使用数据处理设备，设置在所述机身上，与所述信息采集机构连接，用于对接收到的即时采集图像执行平滑空间滤波处理，以获得对应的实时滤波画面；

使用亮度识别设备，设置在所述机身上，与所述数据处理设备连接，用于识别所述实时滤波画面中的一个或多个亮度不均匀区域；

使用内容校正设备，与所述亮度识别设备连接，用于对所述实时滤波画面中的每一个亮度不均匀区域执行亮度不均匀校正处理，以获得所述实时滤波画面对应的亮度校正图像；

使用区域解析设备，与所述内容校正设备连接，用于基于柏油路面的预设颜色成像特征识别所述亮度校正图像中构成柏油路面的每一个像素点以作为路面像素点，将所述亮度校正图像中的其他像素点作为非路面像素点；

使用参数鉴别设备，与所述区域解析设备连接，用于将所述亮度校正图像中存在三个以上的路面像素点的像素行作为待处理像素行，对每一个待处理像素行执行以下动作：获取所述待处理像素行上各个路面像素点的景深值，计算各个路面像素点的景深值的均方差以作为所述待处理像素行的参考均方差；

使用平坦检测机构，与所述参数鉴别设备连接，用于获取各个待处理像素行分别对应的各个参考均方差，将所述各个参考均方差去除最大值和最小值后剩余多个参考均方差的均值作为待处理均方差输出；

其中，所述平坦检测机构还用于基于待处理均方差确定对应的平坦程度等级；

其中，基于待处理均方差确定对应的平台程度等级包括：所述待处理均方差越大，确定的对应的平坦程度等级越低。

本发明的碾压路面平坦程度辨识系统及方法运行稳定、应用广泛。由于在压路机构后端集成了智能化的路面平坦程度解析机制，从而对压路机构的碾压水平进行判断，进而便于操控人员决定是否再次执行压路操作。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的碾压路面平坦程度辨识系统及方法所使用的压路机主体的外形结构图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的碾压路面平坦程度辨识系统及方法的实施方案进行详细说明。

早在远古时期人们就曾利用畜群的蹄足对土壤进行踩踏、搓揉和捣实来处理房屋的地基，压实大坝和河堤，在19世纪中叶以前，西方的道路工程以碎石子铺路为主，压实主要靠车辆自然碾压，直到1858年发明了轧石机后，促进了碎石路面的发展，才逐渐出现了用马拉的滚筒进行压实工作，这是最早的压路机雏形，1860年在法国出现了蒸汽压路机，进一步促进并改善了碎石路面的施工技术和质量，加快了进度。在20世纪初，世界上公认碎石路面是当时最优良的路面而推广于全球，压实的概念逐渐被人们所知，压路机也随之出现各个道路施工工地上，19世纪中叶，内燃机的发明给压实设备的发展带来了巨大的生机。第一台内燃机驱动的压路机诞生在20世纪初。随后出现的是轮胎压路机，羊足碾压路机与光轮压路机几乎是同时产生的，人们对静碾压路机的压实效果进行了研究，认为增加压路机的重量可使压路机的线压力增加，从而提高压实效果。于是，在相当长的一段时间内，人们致力于开发大吨位压路机，最大的轮胎压路机曾重达200多吨，不过这段时期内，压路机的变化还是主要体现动力及外形的改进上。

现有技术中，压路机的压路效果缺乏有效的电子化的实时判断工具，导致压路机的操控人员在每次碾压路面后需要通过肉眼模式判断碾压效果，例如，判断路面是否平坦，路面是否需要再次执行碾压操作；显然，这种肉眼判断模式判断水平低下且容易误判，导致平坦路面再次被碾压，或者不平坦的路面被投入使用。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种碾压路面平坦程度辨识系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的碾压路面平坦程度辨识系统包括：

压路机主体，如图1所示，包括牵引车、牵引机构、机身、缓冲机构、举升机构、行走机构、压实轮、支撑架和信息采集机构；

所述牵引机构的一端维系在所述牵引车上，所述牵引机构的另一端维系在所述机身上，所述支撑架被设置在所述机身的尾部的中央位置，所述机身用于固定所述举升机构、所述行走机构和所述压实轮；

所述行走机构包括四个行走轮体，两个行走轮体位于所述压实轮的左侧，另外两个行走轮体位于所述压实轮的右侧；

所述机身的尾部延伸到所述压实轮的后方，所述信息采集机构安装在所述支撑架上，用于对所述压实轮压实后的道路执行现场图像采集动作，以获得对应的即时采集图像；

数据处理设备，设置在所述机身上，与所述信息采集机构连接，用于对接收到的即时采集图像执行平滑空间滤波处理，以获得对应的实时滤波画面；

亮度识别设备，设置在所述机身上，与所述数据处理设备连接，用于识别所述实时滤波画面中的一个或多个亮度不均匀区域；

内容校正设备，与所述亮度识别设备连接，用于对所述实时滤波画面中的每一个亮度不均匀区域执行亮度不均匀校正处理，以获得所述实时滤波画面对应的亮度校正图像；

区域解析设备，与所述内容校正设备连接，用于基于柏油路面的预设颜色成像特征识别所述亮度校正图像中构成柏油路面的每一个像素点以作为路面像素点，将所述亮度校正图像中的其他像素点作为非路面像素点；

参数鉴别设备，与所述区域解析设备连接，用于将所述亮度校正图像中存在三个以上的路面像素点的像素行作为待处理像素行，对每一个待处理像素行执行以下动作：获取所述待处理像素行上各个路面像素点的景深值，计算各个路面像素点的景深值的均方差以作为所述待处理像素行的参考均方差；

平坦检测机构，与所述参数鉴别设备连接，用于获取各个待处理像素行分别对应的各个参考均方差，将所述各个参考均方差去除最大值和最小值后剩余多个参考均方差的均值作为待处理均方差输出；

其中，所述平坦检测机构还用于基于待处理均方差确定对应的平坦程度等级；

其中，基于待处理均方差确定对应的平台程度等级包括：所述待处理均方差越大，确定的对应的平坦程度等级越低。

接着，继续对本发明的碾压路面平坦程度辨识系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述碾压路面平坦程度辨识系统中：

基于柏油路面的预设颜色成像特征识别所述亮度校正图像中构成柏油路面的每一个像素点以作为路面像素点，将所述亮度校正图像中的其他像素点作为非路面像素点包括：将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据吻合的像素点作为路面像素点，将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据不吻合的像素点作为非路面像素点。

所述碾压路面平坦程度辨识系统中：

将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据吻合的像素点作为路面像素点，将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据不吻合的像素点作为非路面像素点包括：将所述亮度校正图像中红色成分数值位于预设红色分布范围内的像素点作为路面像素点，将所述亮度校正图像中红色成分数值位于预设红色分布范围外的像素点作为非路面像素点。

所述碾压路面平坦程度辨识系统中还可以包括：

信息存储机构，设置在牵引车的驾驶室内，与所述区域解析设备连接，用于存储预设颜色成像特征的颜色数据，所述预设颜色成像特征的颜色数据包括预设红色分布范围。

所述碾压路面平坦程度辨识系统中还可以包括：

led显示阵列，设置在牵引车的驾驶室内，与所述平坦检测机构连接，用于接收并显示确定的对应的平坦程度等级。

根据本发明实施方案示出的碾压路面平坦程度辨识方法包括：

使用压路机主体，包括牵引车、牵引机构、机身、缓冲机构、举升机构、行走机构、压实轮、支撑架和信息采集机构，所述压路机主体的外形如图1所示；

所述牵引机构的一端维系在所述牵引车上，所述牵引机构的另一端维系在所述机身上，所述支撑架被设置在所述机身的尾部的中央位置，所述机身用于固定所述举升机构、所述行走机构和所述压实轮；

所述行走机构包括四个行走轮体，两个行走轮体位于所述压实轮的左侧，另外两个行走轮体位于所述压实轮的右侧；

所述机身的尾部延伸到所述压实轮的后方，所述信息采集机构安装在所述支撑架上，用于对所述压实轮压实后的道路执行现场图像采集动作，以获得对应的即时采集图像；

使用数据处理设备，设置在所述机身上，与所述信息采集机构连接，用于对接收到的即时采集图像执行平滑空间滤波处理，以获得对应的实时滤波画面；

使用亮度识别设备，设置在所述机身上，与所述数据处理设备连接，用于识别所述实时滤波画面中的一个或多个亮度不均匀区域；

使用内容校正设备，与所述亮度识别设备连接，用于对所述实时滤波画面中的每一个亮度不均匀区域执行亮度不均匀校正处理，以获得所述实时滤波画面对应的亮度校正图像；

使用区域解析设备，与所述内容校正设备连接，用于基于柏油路面的预设颜色成像特征识别所述亮度校正图像中构成柏油路面的每一个像素点以作为路面像素点，将所述亮度校正图像中的其他像素点作为非路面像素点；

使用参数鉴别设备，与所述区域解析设备连接，用于将所述亮度校正图像中存在三个以上的路面像素点的像素行作为待处理像素行，对每一个待处理像素行执行以下动作：获取所述待处理像素行上各个路面像素点的景深值，计算各个路面像素点的景深值的均方差以作为所述待处理像素行的参考均方差；

使用平坦检测机构，与所述参数鉴别设备连接，用于获取各个待处理像素行分别对应的各个参考均方差，将所述各个参考均方差去除最大值和最小值后剩余多个参考均方差的均值作为待处理均方差输出；

其中，所述平坦检测机构还用于基于待处理均方差确定对应的平坦程度等级；

其中，基于待处理均方差确定对应的平台程度等级包括：所述待处理均方差越大，确定的对应的平坦程度等级越低。

接着，继续对本发明的碾压路面平坦程度辨识方法的具体步骤进行进一步的说明。

所述碾压路面平坦程度辨识方法中：

基于柏油路面的预设颜色成像特征识别所述亮度校正图像中构成柏油路面的每一个像素点以作为路面像素点，将所述亮度校正图像中的其他像素点作为非路面像素点包括：将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据吻合的像素点作为路面像素点，将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据不吻合的像素点作为非路面像素点。

所述碾压路面平坦程度辨识方法中：

将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据吻合的像素点作为路面像素点，将所述亮度校正图像中颜色数据与预设颜色成像特征的颜色数据不吻合的像素点作为非路面像素点包括：将所述亮度校正图像中红色成分数值位于预设红色分布范围内的像素点作为路面像素点，将所述亮度校正图像中红色成分数值位于预设红色分布范围外的像素点作为非路面像素点。

所述碾压路面平坦程度辨识方法还可以包括：

使用信息存储机构，设置在牵引车的驾驶室内，与所述区域解析设备连接，用于存储预设颜色成像特征的颜色数据，所述预设颜色成像特征的颜色数据包括预设红色分布范围。

所述碾压路面平坦程度辨识方法还可以包括：

使用led显示阵列，设置在牵引车的驾驶室内，与所述平坦检测机构连接，用于接收并显示确定的对应的平坦程度等级。

另外，在所述碾压路面平坦程度辨识系统及方法中，所述平坦检测机构包括光纤通信接口。光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是‘光的全反射’。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管(lightemittingdiode,led)或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm～10μm，常用的是9/125μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，俗称包层，包层使得光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，即涂覆层，用来保护包层。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，他质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。

此外，本发明的实施方式并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内可进行各种变更。