专利名称：高速公路路面自动检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速公路路面检测技术，特别涉及一种高速公路路面自动检测系统。
背景技术：
目前，国内外高速公路迅速发展，四通八达，而且车速也在不断地提高。这就要求一直保持高质量的路面，道路完好和平整，确保行驶车辆的高速、安全和舒适。所以非常需要对危害路面进行及时监测，例如，路面是否平整、开裂、路肩整洁、边坡稳定、道沟畅通、线形变形等。70年代法国研制了Gerpho“道路摄像胶片检测设备”是把路面变形等情况摄像制成胶片，然后回到室内对图像资料进行研究分析，判断路面的质量，虽然减少了工人实地检查的工作量，但是仍然需要人工判别路面危害情况，效率低，误差大。所在，很需要研制一种能自动检测高速公路路面质量的设备，对路面摄制的图像，由计算机进行实时准确地分析处理，并对故障地点位置准确定位，及时用无线传输给控制中心，采取抢修措施，和调度指挥车辆安全行驶。
发明内容
本发明的目的是针对现有高速公路监测存在的问题，提供一种结构简单，制造成本低，检测精度高，对故障路面准确定位，自动发送和快速实时动态的自动检测系统。
本发明包括CCD摄像机、图像采集卡、监视器、计算机、GPS接收机、SINS捷联式导航系统、发射机、中继台、控制中心和电气控制装置，所述CCD摄像机的视频信号分两路输送给图像采集卡，一路经同步分离器、鉴相器和时序发生器及控制电路输送到帧缓存，同时，时序发生器及控制电路的行、场同步电信号又控制鉴相器，另外三路又分别送到D/A转换器、同步合成电路和经微机接口送到计算机，视频信号的一路经预处理器输送到A/D转换器，转换成数字电信号一路输送到帧缓存，另一路输送到查找表经D/A转换器转换成模拟电压信号，经同步合成电路输送到监视器，所述计算机的控制信号经微机接口分别送到查找表和帧缓存，帧缓存的合成电信号经微机接口输送到计算机进行图像处理，判断路面的质量是否合格，对不合格图像，再由GPS接收机接收到的卫星定位信号送到SINS捷联式导航系统合成，把联合定位的数值信号再通过微机接口送到计算机与不合格图像合成比较，确定出不合格路面裂度、不平整度等具体危害程度，及不合格路面具体位置，在计算机上显示，并通过微机接口送到无线发射机发射，经中继台转发送到控制中心，自动检测系统的工作步骤是初始化后选择路面危害阀值σ，启动采集图像命令，判断是否收到结束命令，若收到结束命令则结束，否则，将图像帧数加1，将图像从帧缓存读入计算机内存，进行数字图像处理，将从图像中提取的参数与阀值σ相比较，判断图像是否合格，若不合格，则读GPS接收机和SINS捷联式导航系统联合定位参数，将定位参数与图像合成并压缩编码，送发射机发射给控制中心。
由于采用上述技术方案，本发明具有结构简单，制造成本低，检测精度高，对故障路面准确定位，自动发送和快速实时动态的自动检测高速公路路面质量。
图1是本发明自动检测系统结构示意图；图2是本发明牵引车结构示意图；图3是本发明自动检测系统工作流程图；图中1 CCD摄像机、2同步分离器、3鉴相器、4时序发生器及控制电路、5预处理器、6 A/D转换器、7帧缓存、8查找表、9 D/A转换器、10同步合成电路、11监视器、12微机接口、13计算机、14 GPS接收机、15 SINS捷联式导航系统、16发射机、17中继台、18控制中心、33电源、34天线、35光照系统、36可调支架。
具体实施例方式
如图1和图2所示，结合实施例进一步说明本发明的技术方案和工作过程。一种高速公路路面自动检测系统，包括CCD摄像机1、图像采集卡、监视器11、计算机13、GPS接收机14、SINS捷联式导航系统15、发射机16、中继台17、控制中心18、牵引车和电气控制装置，所述CCD摄像机1(MTV-12VIC-EX)的视频信号分两路输送给图像采集卡，一路经同步分离器2、鉴相器3和时序发生器及控制电路4输送到帧缓存7，同时，时序发生器及控制电路4的行、场同步电信号又控制鉴相器3，另外三路又分别送到D/A转换器9、同步合成电路10和经微机接口12(PCI总线)送到计算机13，视频信号的另一路经预处理器5输送到A/D转换器6，转换成数字电信号输送到帧缓存7，同时，另外一路输送到查找表8经D/A转换器9转换成模拟电压信号，经同步合成电路10输送到监视器11，所述计算机13的控制信号经微机接口12分别送到查找表8和帧缓存7，帧缓存7的合成电信号经微机接口12(PCI总线)输送到计算机13进行图像处理，判断路面的质量是否合格，对不合格图像，再由GPS接收机14接收到的卫星定位信号送到SINS捷联式导航系统15合成，把联合定位的数值信号再通过微机接口12(RS232)送到计算机13与不合格图像合成比较，确定出不合格路面裂度、不平整度等具体危害程度，及不合格路面具体位置，在计算机13上显示，并通过微机接口12(RS232)送到无线发射机16发射，经中继台17转发送到控制中心18，对故障路面精确检测和准确定位，自动发送和快速实时动态的自动检测，工作速度可达70km/h。自动检测系统的工作步骤是步骤19为初始化；步骤20为选择路面危害阀值σ，包括裂度、水平位置、垂直位置、横滚和俯仰角等，检测技术指标为最小路面裂度5mm，水平位置1m，垂直位置1.5m，水平速率0.03m/s，垂直速率0.05m/s，横滚和俯仰角度1mrad，运动航向3mrad，时间精度200ns；在步骤21中启动采集图像命令；步骤22为判断是否收到结束命令，若收到结束命令，则转到步骤23结束；若没有收到结束命令，则进行步骤24将图像帧数加1，开始进行数字图像处理；步骤25将图像由帧缓存读入计算机内存；步骤26对图像采用小波变换方法进行数字图像处理，与阀值σ相比较；在步骤27判断路面是否为不合格路面；若不是合格路面，则转步骤22判断是否受到结束命令，若没结束，则进行步骤24图像帧数加1，处理下一帧图像；若是不合格路面，则进行步骤28读GPS接收机和SINS捷联式导航系统联合定位参数；步骤29将不合格路面位置与图像合成；步骤31将合成图像送计算机显示；步骤30将合成后的图像进行压缩编码，经步骤32送发射机发射；发射结束后，转步骤22判断是否收到结束命令，若没有结束，则进行步骤24将图像帧数加1，处理下一帧图像，实现图像实时动态处理。
所述牵引车车体内的工作台上设置有监视器11、计算机13、GPS接收机14、SINS捷联式导航系统15和发射机16，其下面固定有电源33，天线34安装在车体的顶部，并与发射机相连接，CCD摄像机1和光照系统35设置在可调支架36上，车体底部开有CCD摄像机拍摄路面图像的开口。
权利要求
1.一种高速公路路面自动检测系统，包括CCD摄像机、图像采集卡、监视器、计算机、GPS接收机、SINS捷联式导航系统、发射机、中继台、控制中心和电气控制装置，所述CCD摄像机的视频信号分两路输送给图像采集卡，一路经同步分离器、鉴相器和时序发生器及控制电路输送到帧缓存，同时，时序发生器及控制电路的行、场同步电信号又控制鉴相器，另外三路又分别送到D/A转换器、同步合成电路和经微机接口送到计算机，视频信号的另一路经预处理器输送到A/D转换器，转换成数字电信号输送到帧缓存，同时，另外一路输送到查找表经D/A转换器转换成模拟电压信号，经同步合成电路输送到监视器，其特征是，所述计算机的控制信号经微机接口分别送到查找表和帧缓存，帧缓存的合成电信号经微机接口输送到计算机进行图像处理，判断路面的质量是否合格，对不合格图像，再由GPS接收机接收到的卫星定位信号送到SINS捷联式导航系统合成，把联合定位的数值信号再通过微机接口送到计算机与不合格图像合成比较，确定出不合格路面裂度、不平整度等具体危害程度，及不合格路面具体位置，在计算机上显示，并通过微机接口送到无线发射机发射，经中继台转发送到控制中心。
2.如权利要求1所述的路面自动检测系统，其特征是，所述自动检测系统的工作步骤是(1)初始化；(2)选择路面危害阀值σ，σ值是所有路面危害阀值，包括裂度、水平位置、垂直位置、横滚和俯仰角等；(3)启动采集图像命令；(4)判断是否收到结束命令，若收到结束命令，则进行步骤(5)结束，若没有收到结束命令，则转步骤(6)；(5)结束；(6)将图像帧数加1；(7)将帧缓存中图像存入计算机内存；(8)采用小波变换方法进行数字图像处理；(9)判断路面是否合格，若合格，则转步骤(4)，处理下一帧图像，若超标，则进行步骤(10)；(10)读取GPS接收机和SINS捷联导航系统联合定位参数；(11)将定位参数与不合格图像合成；(13)将合成后的图像进行压缩编码；(12)送计算机显示；(14)送发射机发射不合格图像；(15)转步骤(4)，判断是否收到结束命令，若没收到结束命令则图像帧数加1，处理下一帧图像，实现图像实时动态处理，否则，结束。
3.如权利要求1所述的路面自动检测系统，其特征是，所述牵引车内的工作台上设置有监视器、计算机、GPS接收机、SINS捷联式导航系统和发射机，其下面固定有电源，天线安装在车体上，并与发射机相连接，CCD摄像机和光照系统设置在可调支架上。
4.如权利要求3所述的路面自动检测系统，其特征是，所述车体底部开有CCD摄像机拍摄路面图像的开口。
全文摘要
一种高速公路路面检测系统，包括CCD摄像机、图像采集卡、计算机、GPS接收机、SINS捷联式导航系统、发射机、中继台、控制中心和电气控制装置，系统的工作步骤是初始化后选择路面危害阀值σ，启动采集图像命令，若收到结束命令则结束，否则，将图像帧数加1，将图像从帧缓存读入计算机内存进行数字图像处理，从图像中提取的参数与阀值σ相比较，判断图像是否合格，若不合格，则读GPS接收机和SINS捷联式导航系统联合定位参数，将其参数与图像合成并压缩编码，送发射机发射给控制中心，本发明具有结构简单，制造成本低，检测精度高，对故障路面准确定位，自动发送和快速实时动态的自动检测高速公路路面质量。
文档编号E01C23/01GK1488813SQ0313368
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月13日 优先权日2003年8月13日
发明者任波, 李环, 任 波 申请人:沈阳工业学院