● 摘要
基于人工目测的传统路面裂缝测量方法已经无法适应我国高速公路发展的养护管理需求，国内现有的路面裂缝自动检测设备还存在较多的问题，研制快速、高效、可靠的车载路面裂缝检测系统具有十分重要的现实意义。本文根据高速公路养护工作的实际需求，研制和开发了“沥青路面裂缝自动检测系统”。分别论述了“沥青路面裂缝自动检测系统”的路面图像采集子系统、路面噪声采集子系统、地理位置信息采集子系统、照明子系统的机械结构和硬件电路原理与设计方法，比较详细地论述了整个系统的实现方法。研究了沥青路面图像的特点，针对当前裂缝识别算法在裂缝条数计算上存在的问题，提出了一种基于无向图的裂缝连接方法，把断裂的裂缝连接成一整条裂缝，解决了单幅图像中存在多条裂缝，单条裂缝跨越多幅图像的问题；建立了BP人工神经网络来识别裂缝的类型；提出了一种路面裂缝自动处理流程，实现了路面图像的全自动处理。在Visual C++ .NET的环境下，编制开发了路面数据采集软件，采用多线程技术完成了路面视频、噪声和地理位置信息的采集、显示与存储，采用在数据中加入时间标签的方法完成了数据和地理位置信息的关联。采用面向对象方法并结合开源计算机视觉函数库OpenCV设计编写了路面裂缝自动识别软件，详细地论述了整个软件的设计过程。为检测车建立了微分方程数学模型，在MATLAB SIMULINK环境下对路面随机信号和离散事件信号激励下的车载线扫描成像系统的震动性做了分析，指出在拍摄速度与车速匹配情况下，振动几乎不会影响图像的清晰度，但会使图像产生对称弯曲变形；探讨了线扫描相机的标定问题，为线扫描相机建立了针孔相机成像模型，推导了求取线扫描相机内外参数的公式，给出了一种线扫描相机的标定方法。论文所研制的路面检测系统已投入使用，并取得了较好的应用效果，在北京和河南的部分地区初步完成了路面裂缝资料的采集和检测工作。