[发明专利]基于显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于沥青路面检测技术领域。具体涉及一种基于显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别方法与装置。

背景技术

我国公路建设发展起步较晚，但发展很迅速，截止2006年底全国高速公路通车里程达4．5万公里，仅次于美国位居世界第二，高速公路网络效益日益明显，预计到2020年，以高速公路为主组成的国道主干线，将形成“五纵七横”的总体布局，是全国公路网主骨架和综合运输大通道的重要组成部分，极大的改善我国的综合运输结构，提高综合运输效率，其中绝大部分为沥青路面。

与此同时，高速公路的兴建和公路等级的普遍提高使我国公路交通运输出现了里程长、车速快、流量大的特点，由此也引发了交通安全问题，交通事故频频发生。根据公安部交通管理局的统计资料，2005年我国共发生公路交通事故450254起，死亡98738人，受伤469911人，直接财产损失18．8亿元，给国家造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。

造成交通安全事故的因素除了驾驶员不当行为与恶劣天气状况外，绝大程度上取决于路表纹理构造。国外研究资料也表明，路面表面纹理构造能够影响路面的耐磨性、轮胎与路面的摩擦力、车辆的噪声、外部路面的噪声、行车的安全性和舒适性以及轮胎的磨损等各个方面的性质。故对沥青路面微观形貌的研究已引起国内外科技人员的极大关注。

目前，国内对路面微观形貌的研究取得了很大进展。以哈工大、长安大学、武汉科技大学和武汉理工大学等为代表的高校和科研合作机构对路面微观形貌的测量方法和装置等已经研究的较为深入，具备了对路面微观形貌的提取能力。即大多采用CCD相机来获取微观形貌图像，通过图像处理来进行形貌的研究。但是，由于CCD相机分辨率和放大倍率的影响，很难获取高倍率和微观形貌特征细致的研究图像，再加上图像处理过程中开运算、闭运算、锐化和滤波等再次剔除了微观形貌的细节和细微特征，所反映的不是真实全面的微观形貌特征。

随着医学、工业技术发展和工程质量要求的提高，细胞和工件等的研究提升到了显微视觉领域。世界各国也在显微视觉领域取得了相应客观的成果，但都局限在机械行业的微装配、微操作、微夹持、精密定位和激光焊接，生物方面的基因工程微注射与细胞的观测测量，生态环境方面的水质监测，潜艇制造方面的油雾滴测量，控制领域里的机器人视觉系统与控制，材料方面的研磨表面形貌提取和三维重建等等领域。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷。目的是提供一种能实现自动化微观检测、检测精度高和三维可视化的基于显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别方法与装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案由两部分组成：一是基于显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别装置；二是基于显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别方法。

基于显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别装置包括电源柜、计算机、CCD摄像机、显微放大镜头、自动载物台、线阵激光器和支架。

支架由上支架、底座、竖直架和斜支架组成。竖直架的上端和下端对应地水平固定有上支架和底座，上支架和底座分别与竖直架相互垂直，斜支架的一端固定在竖直架的上部，另一端固定在上支架，斜支架与竖直架的夹角为45°。

显微放大镜头垂直地安装在支架的上支架左端处，显微放大镜头的尾部与CCD摄像机连接。自动载物台安装在支架的底座上，自动载物台位于显微放大镜头的正下方，线阵激光器安装在斜支架上，安装后的线阵激光器的中心线与显微放大镜头的中心线的交点位于自动载物台上方的2cm处。

CCD摄像机、线阵激光器、自动载物台和计算机的电源接口分别通过电缆与电源柜中对应的接线端子连接，计算机的千兆网卡接口通过网线与CCD摄像机的千兆网口和自动载物台的RJ45接口分别连接。

计算机中装有显微视觉的沥青路面微观形貌特征识别软件。

所述的显微视觉沥青路面微观形貌特征识别软件的主流程为：

S1、初始化；

S2、设置自动载物台微运动步长λ；

S3、自动载物台运动一次；

S4、采集图像；

S5、图像平滑；

S6、图像锐化；

S7、图像滤波；

S8、提取光刀中心线；

S9、确定世界三维坐标；

S10、数据存储；

S11、是否达到自动载物台步数上限，若未达到则返回S3，若达到则进入S12；

S12、进行沥青试件4表面三维重构；

S13、结束检测。

所述显微视觉沥青路面微观形貌特征识别软件的主流程中的确定世界三维坐标是：