基于双目视觉成像的路面破损检测系统研究

摘要

路面破损检测是高速公路养护与管理的重要工作,依靠传统手工检测路面破损程度的方法已不能满足道路养护与管理工作的快速发展需求,随着光电技术及计算机技术的高速发展与普及,基于光电检测技术的路面破损检测技术的发展与应用已成必然趋势。本文研究了基于双目视觉成像的三维路面凹坑检测方法,完成了系统的设计,并对相关算法进行了深入的研究。
　　 论文首先简要介绍了基于双目视觉成像的三维路面检测系统的体系结构,说明了系统的工作原理以及选择硬件的方法和理由。通过分析研究国内外视觉标定模型和方法,总结了双目视觉成像所要解决的重要技术。在对传统标定方法研究的基础上,提出了一种基于圆形标靶点的相机标定新方法,然后在基于RAC两步标定法的基础上,实现了相机标定。
　　 根据路面凹坑破损图像的特点,采用数字图像处理技术的各种算法,包括:使用灰度图像处理技术及图像滤波处理技术对待测破损路面图片进行适当预处理;回顾经典边缘提取算法,选择Canny模板作为边缘检测模板,准确定位到图像边缘;运用数学形态学的方法对二值化后的路面破损图像进行腐蚀、膨胀运算,通过对图像的特征分析从而得出形态学对图像增强的有效性。
　　 论文最后部分介绍了三维路面检测与重构系统的具体实施步骤和过程,根据特征点匹配原则找到匹配特征点,建立物方坐标系与像方坐标系的对应关系,利用双目立体视觉的基本原理,重构破损路面凹坑三维形状。在三维检测过程中,分析了系统的误差,并提出了误差检验方案。实验结果表明,本论文所提出的三维路面检测与重构算法原理简单、速度快、且具有较高的运算精度。