一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速检测方法与流程

本发明属于土石方填筑工程碾压施工质量过程控制管理技术领域，特别是涉及一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速检测方法。

背景技术：

在填筑碾压施工中，有效地控制碾压过程质量是保证填筑施工质量的关键。利用现代先进的gnss、测量机器人等定位技术可实现对施工中碾压机械的实时、连续、高精度自动监控，获取碾压机械施工运行中的三维坐标数据，通过这些数据可实现碾压施工重要参数(碾压遍数、行车速度、摊铺层厚度和平整度)的计算，以达到监控碾压施工质量的目的。其中，碾压遍数是指碾压过程中碾压机械通过同一空间位置的次数，是施工质量的一个重要参数，遍数过少填料的压缩变形不到位，最终压实度、干密度等质量评价指标达不到要求。因此，如何快速、准确得到当前区域的碾压遍数，是碾压质量监控系统的关注重点。

目前，应用中的碾压监控系统主要使用网格法计算碾压遍数，该方法的关键是格网尺寸的选取，为使碾压遍数图的精细，一般选取的较小，但当碾压区域过大时，会导致计算量过大、效率不高。因此，如何快速、准确得到精细的碾压遍数图是碾压施工质量实时监控系统发展所要解决的问题。壁垒

技术实现要素：

针对现有方法存在的不足，本发明的目的在于提供一种检测简单、速度快、精度高，碾压遍数图达到像素级的精细，实现实时、准确的碾压遍数检测方法。

为实现本发明所述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速检测方法，使用图像处理的方式实现碾压遍数的快速检测，包括根据施工中碾压轨迹的特点，将真实碾压轨迹宽度信息保留，按缩放比例绘成带透明度的条带进行叠加，然后将图像转化为灰度图，根据灰度图中每一个像素点的灰度值得到该点处的碾压遍数。

而且，将真实碾压轨迹宽度信息保留，按缩放比例绘成带透明度的条带，实现方式为，根据监控得到的碾压机械运行中滚筒轮轴线两端的坐标数据，按照时间顺序，不断连接滚筒轮轴线构造四边形，并用特殊的颜色值填充；所述特殊的颜色值是指带有透明度属性的颜色值。

而且，根据灰度图中每一个像素点的灰度值得到该点处的碾压遍数，实现方式为，绘制灰度直方图，得到灰度图的灰度分布特征，其中，不同的灰度值就代表着不同的碾压遍数。

而且，在得到不同碾压遍数对应的灰度值后，扫描灰度图得到每一个像素点的碾压遍数值。

而且，在确定背景色的灰度后，以该灰度值为基准递增或递减的灰度值序列对应着递增的碾压遍数。

本发明提供一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速检测方法，能快速、准确得到碾压施工区域的高精度碾压遍数图，直观反映碾压机械施工过程中的实时质量信息，供监理方、业主方以及施工方及时了解，实时把控施工质量，保证工程安全，具有重要的市场价值。并且可以实现事中过程控制和事实依据提供，克服传统质量监控方式的事后控制和被动管理等问题。

附图说明

图1是本发明中碾压条带示意图。

图2是本发明实施例1的碾压条带灰度图。

图3是本发明实施例1的碾压条带灰度图的灰度直方图。

图4是本发明实施例2的碾压条带灰度图。

图5是本发明实施例2的碾压条带灰度图的灰度直方图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明提出一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速计算方法，使用图像处理的方法实现碾压遍数的快速计算，具体为根据施工中碾压轨迹的特点，将真实碾压轨迹宽度信息保留，按缩放比例绘成带透明度的条带进行叠加，然后将图像转化为灰度图，根据灰度图中每一个像素点的灰度值即可得到该点处的碾压遍数，主要包括以下步骤：

步骤1，根据监控得到的碾压机械运行中滚筒轮轴线两端的坐标数据，按照时间顺序，不断连接滚筒轮轴线构造四边形，并用特殊的颜色值填充，绘制出保留了真实碾压轨迹宽度信息的碾压条带。其中，特殊的颜色值是指带有透明度属性的颜色值，即在红、绿、蓝三原色通道的基础上增加一个alpha(透明度)通道。

步骤2，将步骤1得到的碾压条带图转换为灰度图，绘制灰度直方图，得到灰度图的灰度分布特征，其中，不同的灰度值就代表着不同的碾压遍数。在确定背景色的灰度后，以该灰度值为基准递增(背景色灰度值最小)或递减(背景色灰度值最大)的灰度值序列即对应着递增的碾压遍数。在得到不同碾压遍数对应的灰度值后，扫描灰度图即可得到每一个像素点的碾压遍数值。

具体实施时，背景色设定任何颜色都可以，优选黑色或白色做背景色叠加时效果最好。

实施例1中背景为白色，所以选用带透明度的灰色去填充；实施例2中背景色为黑色，所以选用带透明度的白色去填充。背景色和填充色尽量相差较大时，这样分辨效果会比较好。带有透明度属性的颜色叠加时会颜色混合产生新的颜色，而不带透明度叠加只会显示表面层的颜色。

实施例1

一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速检测方法，包括以下步骤：

步骤1，根据监控得到的碾压机械运行中的位置信息(滚筒轮轴线的中点位置)，计算得到滚筒轮轴线两端的坐标数据，按照时间顺序，不断连接滚筒轮轴线的两端端点构造四边形，这些四边形拼接起来后即为保留有碾压轨迹宽度信息的碾压条带，如图1所示：

图中黑色粗实线l1r1、l2r2、l3r3、l4r4即为连续4个采样时刻t1、t2、t3、t4时的碾压机械滚筒轮轴线的位置，其中p1、p2、p3、p4为各时刻滚筒轮轴线中心点，l1、r1、l2、r2、l3、r3、l4、r4为各时刻滚筒轮轴线的左右端点，构成四边形l1r1l2r2、l2r2l3r3、l3r3l4r4。l1r1l2r2、l2r2l3r3、l3r3l4r4…构成一条条带。

在绘制碾压条带图前，选择图像的背景色，本实例中用白色(255，255，255)作为背景色；在根据监控数据实时绘制碾压条带时，用带有透明度属性的颜色值，即在红、绿、蓝三原色通道的基础上增加一个alpha(透明度)通道去填充，具体实施时，用户可自行设定使用任一种带透明度的颜色，本实施例中用(0.2，100，100，100)去填充。

步骤2，将步骤1得到的碾压条带图转换为灰度图，如图2所示；绘制灰度直方图，图图3所示，得到灰度图的灰度分布特征，其中，不同的灰度值就代表着不同的碾压遍数。

因为绘制碾压条带时，颜色叠加后会产生不同的颜色值，转换为灰度图体现了灰度的不同。如图3所示，灰度有9个级别，最大为255，最小为126，本实例背景色为白色，故可知灰度值255对应的是碾压遍数的0遍，然后依次递减的灰度值对应着碾压变数的1-8遍，其中，灰度值126对应的是碾压遍数的8遍。

扫描图2的碾压条带灰度图，根据每一个像素点的灰度值得到其对应的碾压遍数，再根据碾压条带图中像素坐标与施工现场工程坐标的对应关系，即可清楚、准确知道施工区域各位置的碾压遍数情况。

实施例2

一种基于图像处理的填筑碾压遍数快速检测方法，包括以下步骤：

步骤1，根据监控得到的碾压机械运行中的位置信息，计算得到滚筒轮轴线两端的坐标数据，按照时间顺序，不断连接滚筒轮轴线构造四边形，这些四边形拼接起来后即为保留有碾压轨迹宽度信息的碾压条带，如图1所示。

在绘制碾压条带图前，选择图像的背景色，本实例中用黑色(0，0，0)作为背景色；在根据监控数据实时绘制碾压条带时，用带有透明度属性的颜色值，即在红、绿、蓝三原色通道的基础上增加一个alpha(透明度)通道去填充，本实施例中用(0.2，255，255，255)去填充。

步骤2，将步骤1得到的碾压条带图转换为灰度图，如图4所示；绘制灰度直方图，如图5所示，得到灰度图的灰度分布特征，其中，不同的灰度值就代表着不同的碾压遍数。

如图5所示，灰度有14个级别，最小为0，最小为233，本实例背景色为黑色，故可知灰度值0对应的是碾压遍数的0遍，然后依次递增的灰度值对应着碾压变数的1-13遍，其中，灰度值233对应的是碾压遍数的13遍。

扫描图4的碾压条带灰度图，根据每一个像素点的灰度值得到其对应的碾压遍数，再根据碾压条带图中像素坐标与施工现场工程坐标的对应关系，即可清楚、准确知道施工区域各位置的碾压遍数情况。

具体实施时，可采用计算机软件技术实现流程的自动运行。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，用以解释本发明，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。