本发明涉及道路安全设置领域，尤其涉及一种歪曲井盖搜索定位系统。
背景技术：
井盖的噪音问题和安全问题一直是井盖设计厂家关注的两大难题。
大部分井盖和路面贴合不紧，车辆压过时轮胎会和井盖产生碰撞，井盖因此成为城市的噪音源之一。在20世纪70年代，不少日本民众深受井盖噪音之苦，纷纷向地方政府提出要求解决“吵闹的井盖”。日本政府随即修改下水道井盖的标准，将圆柱形的井盖改为上大下小的圆锥形井盖，并要求井盖铸造必须精确到毫米。这样一来，井盖和路面能够严丝合缝地贴合，既杜绝了噪音，也增加了偷到井盖的难度。
2010年，日本高知县突降暴雨，导致部分下水道井盖脱落或破损，造成多位行人跌落下水道。日本国土安全省随即召集专家和地方政府设立“下水井盖紧急安全对策委员会”，对发生问题的下水道现场进行实地调查。调查发现了8类需要解决的井盖安全问题，并按照“锁定危险区域，划定危险等级，根据危险等级和现有能力彻底消除安全隐患”的原则制订了相应的“下水井盖紧急安全对策”。具体包括改换解压式防跌落井盖、设立摄像头监测井盖状态、在下水道内设置梯子以被跌落行人脱险、建立下水井盖信息和破损监测系统等。
即使对上述两个方面进行了改进，由于井盖处于道路上，经常被过往车辆和人群踩踏和挤压，容易造成歪曲等变形问题，一旦歪曲达到一定程度，将影响其所在位置的道路安全。现有技术中，缺乏检测井盖歪曲程度的相应机制。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种歪曲井盖搜索定位系统，引入了井盖对象的歪曲程度检测机制，以在歪曲程度超限时提供相应的定位数据，同时，为了提高检测的效率和速度，采用公交车作为检查载体，提高了井盖歪曲程度检查的普遍性和覆盖率。
根据本发明的一方面，提供了一种歪曲井盖搜索定位系统，所述系统包括：
卫星定位设备，设置在公交车的车顶上，用于接收导航卫星发送的定位数据以作为公交车导航位置，并输出所述公交车导航位置；
数据获取设备，设置在公交车的前端，用于对公交车的前方场景进行现场图像数据获取，以输出对应的现场捕获图像；
线性处理设备，与所述数据获取设备连接，用于接收所述现场捕获图像，对所述现场捕获图像执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述现场捕获图像原灰度分别范围的所述现场捕获图像内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述现场捕获图像对应的线性处理图像；
目标初检设备，与所述线性处理设备连接，用于在所述线性处理图像处中进行目标边缘检测，以基于目标边缘检测的结果从所述线性处理图像中分割出目标边缘所包围的目标初检图像；
图像转换设备，用于接收目标初检图像，将所述目标初检图像分别基于各个基准目标图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准目标图案的尺寸相同；其中，所述各个基准目标图案为城市内各种基准公共设施图案；
类型辨识设备，与所述图像转换设备连接，用于获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值，还用于获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，以及计算每一个基准目标图像的特征值和与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值这二种特征值之差的绝对值以作为所述基准目标图像对应的绝对值；所述类型辨识设备选择绝对值最小的基准目标图像对应的目标类型作为所述目标初检图像内的目标识别类型输出。
本发明至少具有以下四个重要发明点：
(1)采用公交车作为检查载体，提高了井盖歪曲程度检查的普遍性和覆盖率，避免了歪曲井盖相关事故的发生；
(2)将识别到的井盖对象子图像与基准井盖形状进行匹配以确定所述井盖对象子图像中井盖对象的歪曲程度，并在歪曲程度超限时提供相应的定位数据，从而快速实现了歪曲井盖的搜索操作；
(3)采用线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，为后续的图像处理提供更有参考意义的图像数据；
(4)为了准确识别出图像中的目标类型，在目标匹配前，对图像和各个待匹配图像进行归一化处理，在此基础上进行高精度的特征匹配操作，从而避免了目标类型的误判。
具体实施方式
下面将对本发明的歪曲井盖搜索定位系统的实施方案进行详细说明。
为了克服现有技术中城市内井盖歪曲程度缺乏相应检测机制的不足，本发明搭建了一种歪曲井盖搜索定位系统，对过于歪曲的井盖进行迅速检测和定位，以便于相关部门赶赴维修。
根据本发明实施方案示出的歪曲井盖搜索定位系统包括：
卫星定位设备，设置在公交车的车顶上，用于接收导航卫星发送的定位数据以作为公交车导航位置，并输出所述公交车导航位置；
数据获取设备，设置在公交车的前端，用于对公交车的前方场景进行现场图像数据获取，以输出对应的现场捕获图像；
线性处理设备，与所述数据获取设备连接，用于接收所述现场捕获图像，对所述现场捕获图像执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述现场捕获图像原灰度分别范围的所述现场捕获图像内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述现场捕获图像对应的线性处理图像；
目标初检设备，与所述线性处理设备连接，用于在所述线性处理图像处中进行目标边缘检测，以基于目标边缘检测的结果从所述线性处理图像中分割出目标边缘所包围的目标初检图像；
图像转换设备，用于接收目标初检图像，将所述目标初检图像分别基于各个基准目标图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准目标图案的尺寸相同；其中，所述各个基准目标图案为城市内各种基准公共设施图案；
类型辨识设备，与所述图像转换设备连接，用于获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值，还用于获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，以及计算每一个基准目标图像的特征值和与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值这二种特征值之差的绝对值以作为所述基准目标图像对应的绝对值；所述类型辨识设备选择绝对值最小的基准目标图像对应的目标类型作为所述目标初检图像内的目标识别类型输出；
形状分析设备，与所述类型辨识设备连接，用于在接收到的目标识别类型为井盖时，接收与所述目标识别类型对应的目标初检图像，并将所述目标初检图像与标准井盖形状进行匹配以确定所述井盖对象子图像中井盖对象的歪曲程度，以作为对象歪曲程度输出。
接着，继续对本发明的歪曲井盖搜索定位系统的具体结构进行进一步的说明。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中，还包括：
报警触发设备，分别与所述卫星定位设备和所述形状分析设备连接，用于接收所述公交车导航位置以及所述对象歪曲程度，并在所述对象歪曲程度超限时，发出井盖变形信号，以及在所述对象歪曲程度未超限时，发出井盖正常信号。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中，还包括：
ip包发送设备，与所述报警触发设备连接，用于在接收到所述井盖变形信号时，将所述公交车导航位置与所述井盖变形信号打成到一个ip包中，并将打成获得的ip包通过移动通信网络无线发送给远端的城市道路管理中心处。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中：
所述预设灰度范围包括所述现场捕获图像原灰度分别范围且宽于所述现场捕获图像原灰度分别范围，使得所述线性处理图像的对比度大于所述现场捕获图像的对比度。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中：
所述获取每一个基准目标图像的特征值以作为基准特征值包括：以所述基准目标图像的坐下角为坐标系的原点，获取所述基准目标图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述基准目标图像的坐下角为坐下角，以预设长度阈值为边长且位于所述基准目标图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标、其纵坐标和其像素值三者相乘，以获得所述像素点的参考值，将所述待分析正方形内的各个像素点的参考值相加以获得所述分析正方形的参考值并作为基准特征值。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中：
所述获取与所述基准目标图像对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值包括：以所述尺寸变换子图像的坐下角为坐标系的原点，获取所述尺寸变换子图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述尺寸变换子图像的坐下角为坐下角，以预设长度阈值为边长且位于所述尺寸变换子图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标、其纵坐标和其像素值三者相乘，以获得所述像素点的参考值，将所述待分析正方形内的各个像素点的参考值相加以获得所述分析正方形的参考值并作为变换特征值。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中：
所述ip包发送设备在接收到所述井盖正常信号时，不进行ip打包处理。
在所述歪曲井盖搜索定位系统中：
所述形状分析设备、所述报警触发设备和所述ip包发送设备都被设置在公交车的仪表盘内。
另外，在所述歪曲井盖搜索定位系统中，所述卫星定位设备集成了gps导航数据接口，用于接收导航卫星发送的定位数据以作为公交车导航位置，并输出所述公交车导航位置。
gps的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统，1958年研制，1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为gps的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此，美国海军研究实验室(nrl)提出了名为tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于1967年、1969年和1974年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是gps精确定位的基础。而美国空军则提出了621-b的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码(prn)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1％时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是gps得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。
采用本发明的歪曲井盖搜索定位系统，针对现有技术中缺乏井盖歪曲程度检测机制的技术问题，通过采用公交车作为检查载体，提高了井盖歪曲程度检查的普遍性和覆盖率，避免了歪曲井盖相关事故的发生，将识别到的井盖对象子图像与基准井盖形状进行匹配以确定所述井盖对象子图像中井盖对象的歪曲程度，并在歪曲程度超限时提供相应的定位数据，从而快速实现了歪曲井盖的搜索操作，尤为关键的是，采用线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，为后续的图像处理提供更有参考意义的图像数据，以及为了准确识别出图像中的目标类型，在目标匹配前，对图像和各个待匹配图像进行归一化处理，在此基础上进行高精度的特征匹配操作。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。