专利名称：一种车载道路破损自动识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及浙青路面破损图像的识别系统，尤其涉及一种车载道路破损自动识别装置。
背景技术：
随着我国现代国民经济的持续快速发展，公路交通运输也取得了迅速的发展。但由于种种原因对道路造成各种伤害，影响了路面的质量。20世纪末，随着现代光学技术和计算机技术的发展，美国、日本等发达国家纷纷开展了以路面自动检测设备和路面管理系统为主要内容的研究与开发工作，并对浙青路面裂缝类病害实现了图像采集自动化，由于受到当时技术水平的限制，图像处理速度较慢、精度较低、自动化程度较低以及识别的正确率不够稳定，导致对道路的养护效率低，耗时耗力。因此应用艰辛的检测手段检测路面裂缝， 能够快速、科学、准确的检测到路面裂缝的实际强度已经非常必要，从而可以改进道路养护方案，合理的制定道路养护的计划，同时还可以提高养护效率以及降低养护的成本，提高道路的使用性能和质量。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种快速，准确的车载道路破损自动识别装置。为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现一种车载道路破损自动识别装置，包括承载车和辅助照明装置，其特征在于，在承载车上架设有CCD线阵摄像机，CCD线阵摄像机将采集到的图像传输到图像采集单元，图像采集单元连接图像处理单元，图像处理单元上还连接有GPS定位单元，图像采集单元、图像处理单元和GPS定位单元由一台UPS电源供电。本实用新型的其他特点是所述的CXD线阵摄像机采用德国BASLER公司的LSOI线扫描摄像机。所述的图像采集卡采用Helios XCL图像采集卡。所述的辅助照明设备采用LED灯。GPS定位单元主要包括GPS模块和单片机，其中单片机采用AVR单片机，主控是 ATMEGA16ο GPS 模块采用 GSC3F GPS 模块。本实用新型的车载道路破损自动识别装置，首先通过GPS模块得到承载车辆的位置和速度信息，传给图像处理单元，然后把位置和速度信息传送给图像采集单元的单片机， 由单片机根据速度的大小，通过编程输出对摄像机的TTL电平控制信号，触发摄像机的拍摄和辅助照明的开启，摄像机拍摄到的道路图像由图像采集卡传送至图像处理单元的数据库中进行保存，再由图像处理单元的计算机软件和图像处理软件实现对破损路面图片的自动识别，数据查询、参数计算以及将破损信息结果保存，图像采集过程的电源由一台UPS电源来提供。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的GPS模块和单片机串行通信接口电路图。图3为本实用新型的线阵摄像机控制系统结构示意图。图4为本实用新型的图像采集流程图。图5为本实用新型的图像处理软件的工作流程图。
以下结合附图和实施例对本实用新型的作进一步详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的车载道路破损自动识别装置，包括承载车和辅助照明装置，在承载车上架设有CCD线阵摄像机，CCD线阵摄像机将采集到的图像传输到图像采集单元，图像采集单元连接图像处理单元，图像处理单元上还连接有GPS定位单元，图像采集单元、图像处理单元和GPS定位单元由一台UPS电源供电。主要是获得路面的实时位置信息和车辆行驶速度；图像处理单元的处理平台为Visual C++6. 0，采用SQL sever 2000作为后台数据库。GPS定位单元主要包括GPS模块和单片机。单片机采用Atmel公司生产的AVR单片机，主控是ATMEGA16。AVR单片ATMEGA16其包含高性能、低功耗的8位微处理器，先进的RISC结构，512 字节的EEPROM可擦写10，000次，四通道PWM，8路10位ADC。GPS模块采用GSC3F GPS模块，该模块配置高性能SIRF III芯片，可同时接收20颗卫星，并且在低信号时能够快速定位。当GPS模块接收到定位和速度信息后，通过单片机编程来接收车辆行驶的速度值。 GPS模块与单片机通信是通过RS232标准串行接口进行通信连接，RS232定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。单片机的串行口由特殊功能寄存器 SCON和电源控制寄存器PCON进行初始化编程，SCON设定串行口的工作方式为11位数据的异步通信口，设定波特率为4800，通信方式为8-N-1，参见图2。图像采集单元包括单片机、CCD线阵摄像机和图像采集卡。单片机采用Atmel公司生产的AVR单片机，主控是ATMEGA16。CXD线阵摄像机的型号选择BASLER公司的LSOI线扫描摄像机，该CXD线阵摄像机的最高线速度达到14. ΙΚΗζ，主要由CXD图像传感器部件，透镜(镜头)和驱动电路及控制电路而构成。线阵摄像机是一种比较特殊的形式，其像元是一维线状排列的，即只有一行像元，每次只能采集一行的图像数据，只有当摄像机与被摄物体在纵向相对运动时才能得到平常看到的二维图像。所以在机器视觉系统中一般用于被测物连续运动的场合，尤其适合于运动速度较快、分辨率要求较高的情况。图像采集卡的型号选择Helios XCL带有强大预处理功能的高速Camera Link图像采集卡，其采集速率达到680MB/s，拥有128MB DDR SDRAM 内存和超过4GB/s内存带宽。由于GPS模块采用RS232进行数据传输，因此外加一个MAX232 进行逻辑电平转换，通过转换后GPS模块接收的数据可以直接传入单片机进行处理并得到车辆行驶的速度值。由单片机向图像采集卡输入TTL电平，通过图像采集卡的外控制端口对摄像机进行外触发控制。因此运用算法编程将速度值转化为控制摄像机的TTL电平，使得摄像机按照设计要求进行拍照，其结构框图参见图3。
4[0023]图像采集流程参见图4，首先进行系统初始化，进行摄像机内、外触发控制和摄像机的曝光时间、线扫描时间以及串口参数等进行设置；然后通过图像显示界面进行图像预览，可以观察到实时拍摄到的图像画面质量，如果质量差就返回上一步重新对摄像机参数进行设置，直到图像质量满足要求；如果图像质量满足要求，则开始进行采集路面图像和 GPS模块接收信号；将图像数据和GPS模块接收的数据信息储存在数据库中，采集完毕后即停止采集。参见图5，图像处理单元利用Visual C++6. 0编写的图像处理软件读取采集到的路面图像，对路面图像进行增强处理，主要包括图像灰度化、中值滤波、图像平滑、灰度拉伸、图像锐化等，以去除噪声并突出裂缝区域，对经过预处理过的图像进行边缘检测及分割，通过形态学处理提取出道路破损的信息，最后判断裂缝的类型等特征参数并保存在数据库中。
权利要求1.一种车载道路破损自动识别装置，包括承载车和辅助照明装置，其特征在于，在承载车上架设有CCD线阵摄像机，CCD线阵摄像机将采集到的图像传输到图像采集单元，图像采集单元连接图像处理单元，图像处理单元上还连接有GPS定位单元，图像采集单元、图像处理单元和GPS定位单元由一台UPS电源供电。
2.如权利要求1所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的GPS定位单元主要包括GPS模块和单片机。
3.如权利要求2所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的单片机采用 AVR单片机，主控是ATMEGA16。
4.如权利要求2所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的GPS模块采用 GSC3F GPS 模块。
5.如权利要求1所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的图像采集单元主要由单片机、CXD线阵摄像机和图像采集卡组成。
6.如权利要求4所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的图像采集卡采用Helios XCL图像采集卡。
7.如权利要求1所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的CCD线阵摄像机是LSOI线扫描摄像机。
8.如权利要求1所述的车载道路破损自动识别装置，其特征在于，所述的辅助照明设备采用LED灯。
专利摘要本实用新型公开了一种车载道路破损自动识别装置，包括承载车和辅助照明装置，在承载车上架设有CCD线阵摄像机，CCD线阵摄像机将采集到的图像传输到图像采集单元，图像采集单元连接图像处理单元，图像处理单元上还连接有GPS定位单元，图像采集单元、图像处理单元和GPS定位单元由一台UPS电源供电。该装置能够快速，准确识别道路破损情况。
文档编号H04N5/232GK202143150SQ20112022272
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者刘伟, 张双喜, 谢昊原, 韩毅 申请人:长安大学