一種基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于道路沿線設施檢測技術領域，設及一種監(jiān)測系統(tǒng)，具體設及一種 基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著高速公路的快速發(fā)展，人們對高速公路運營管理和養(yǎng)護的要求越來越高。道 路沿線設施是高速公路的重要組成部分，其中包括防隔離柵、防護設施、標志、標線、綠化 等。在高速公路的運營期間，高速公路沿線設施也會出現(xiàn)一些損壞，從而會導致高速公路在 運營期間服務水平下降，該不僅嚴重影響了高速公路的服務功能、阻礙交通運輸綜合效益 的發(fā)揮，還增加了交通事故的發(fā)生。因此對高速公路養(yǎng)護的沿線設施質量狀況進行調(diào)查和 管理，并對其及時修復，才能保證高速公路服務質量和安全暢通。
[0003] 目前，在道路沿線設施檢測技術中，進行檢測的方式有兩種，一種是傳統(tǒng)的人工檢 巧。，另一種是移動道路檢測。
[0004] 目前兩種檢測技術存在的不足
[0005] 1)人工檢測；主要由人工測量來完成高速公路沿線設施的檢測，該種方法費時、 費力、效率低，對檢測人員不安全、勞動強度大，而且有人為因素，對結果有人為誤差，同時 采集的信息是孤立的，缺乏關聯(lián)性，無法從海量的數(shù)據(jù)中挖掘有用的信息，從而無法對高速 公路的沿線設施進行高效率的管理和養(yǎng)護。
[0006] 2)移動道路檢測：該檢測方法是在檢測車上安裝GPS定位系統(tǒng)、CCD相機、INS/DR 慣導等裝置。當檢測車沿檢測方向行駛時，可W快速采集道路前方及兩側的影像序列，并根 據(jù)各種應用需要進行測量。在檢測過程中，通過近景攝影測量方式一次性完成的數(shù)據(jù)采集， 實景影像不但真實地反映了道路環(huán)境現(xiàn)狀，而且圖像上的任意設施都與地理位置相關。不 足之處是不能對高速公路兩側的沿線設施進行精確的空間測量。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的在于針對目前的道路沿線設施檢測技術在高速公路的管理和 養(yǎng)護的應用缺陷和不足，提出一種基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)運 用多臺CCD面陣相機立體攝影技術對高速公路沿線設施進行精確的空間測量。利用所得的 物空間點的坐標，為后續(xù)的長度、面積、體積計算提供數(shù)據(jù)。
[000引為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：
[0009] 一種基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，包括檢測車W及設置于檢測車 頂?shù)腉l^s接收天線和面陣相機，檢測車內(nèi)設置有工業(yè)控制計算機、機柜W及發(fā)電機，車軸和 車身上固定有用于測量檢測車行駛里程的旋轉編碼器；GI^S接收天線、面陣相機W及旋轉 編碼器均與工業(yè)控制計算機的信號輸入端相連，機柜中的磁盤與工業(yè)控制計算機相交互。
[0010] 所述工業(yè)控制計算機通過面陣相機、Gl^s接收天線W及旋轉編碼器所采集到的高 速公路沿線設施空間點的坐標數(shù)據(jù)，提供長度、面積及體積計算的數(shù)據(jù)。
[0011] 所述檢測車的車頂設置有六臺面陣相機，分別安裝在車頂?shù)那岸撕妥笥覂蓚?，?側安裝兩臺面陣相機。
[0012] 所述面陣相機通過固定在車頂?shù)南鄼C固定架安裝于檢測車頂。
[0013] 所述面陣相機采用CCD面陣相機。
[0014] 所述檢測車的車頂設置有兩個用于測量天線中屯、所在位置的經(jīng)度、紳度和海拔高 度數(shù)據(jù)的第一Gl^s接收天線與第二GI^S接收天線。
[0015] 所述第一GI^S接收天線與第二GI^S接收天線之間的距離大于3m。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有W下有益效果：
[0017] 本實用新型通過安裝于檢測車頂?shù)挠糜跍y量天線中屯、所在位置的經(jīng)度、紳度和海 拔高度數(shù)據(jù)的GI^S接收天線和安裝于車軸和車身的旋轉編碼器獲取圖像定位信息，再通過 安裝于檢測車頂?shù)娜舾膳_面陣相機獲取圖像數(shù)據(jù)，通過工業(yè)控制計算機對圖像數(shù)據(jù)和圖像 定位信息進行處理，整個系統(tǒng)集成于檢測車上，結構簡單，操作簡單，同時還實現(xiàn)了連續(xù)檢 巧。。通過GI^S測量道路線形，光電旋轉編碼器發(fā)送的信號通過計數(shù)采集卡測得檢測車的行 駛距離。運用安裝在檢測車車頂相距3米W上同側的兩臺CCD面陣相機，對高速公路沿線 設施進行立體攝影測量。由于兩臺相機基線長，并可根據(jù)需要調(diào)整相機的焦距和空間攝影 方向，因此可W進行精確的空間測量；從而可得到道路沿線設施損壞的長度、面積、體積和 精確位置等信息。
【附圖說明】
[001引圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型的工作原理圖；
[0020] 圖3為本實用新型相機標定的S維物像空間光學成像原理圖；
[0021] 圖4為本實用新型物像空間坐標的轉換關系圖；
[0022] 圖5為本實用新型的系統(tǒng)設計框圖。
[0023] 其中，1為第一GI^S接收天線；2為第二GI^S接收天線；3為第一相機固定架；4為 第一面陣相機；5為第二面陣相機；6為第二相機固定架；7為旋轉編碼器；8為機柜；9為工 業(yè)控制計算機。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明：
[0025] 參見圖1，本實用新型由設置于檢測車上的面陣相機、GI^S接收天線、旋轉編碼器、 工業(yè)控制計算機、機柜等組成。兩個GI^S接收天線安裝在車頂，第一GI^S接收天線1和第二 GPS接收天線2的間距S要大于3米，使用GPS系統(tǒng)能夠測量天線中屯、所在位置的經(jīng)度、紳 度和海拔高度的數(shù)據(jù)。在車體上部裝有六臺相機，分別安裝在車體上部的前端和左右兩側， 每側安裝兩臺相機，且面陣相機均通過固定在車頂額相機固定架安裝于車頂。如圖1所示， 第一面陣相機4通過第一相機固定架3安裝于車頂，第二面陣相機5通過第二相機固定架6 安裝于車頂，其他四個相機均通過該方式固定安裝于檢測車頂。在車體操作室內(nèi)設置有工 業(yè)控制計算機、工作臺、機柜、發(fā)電機W及控制電路等裝置。旋轉編碼器7固定在車軸和車 身上測量檢測車行駛的里程。如圖2所示，為本實用新型的面陣相機的工作原理圖，其中面 陣相機4和面陣相機5的相交紅色虛線為測量區(qū)域。
[0026] 在進行檢測前還需要使用DLT算法對相機進行標定，該算法參考；王建鋒.激光路 面=維檢測專用車技術與理論研究巧].西安：長安大學，2010.具體方法如下：
[0027] 首先制作多塊標定模板，在標定模板上設置標志點，采用兩臺相機從不同角度拍 攝模板，測出標志點的物空間坐標和像平面坐標，代入=維空間物像數(shù)學關系式解算出相 機參數(shù)，進而得出物像數(shù)學關系式；如圖3所示，為本實用新型的相機標定的=維物像空間 光學成像原理圖。采用相機拍攝道路沿線設施，道路沿線設施在相機的像面上成像，相機拍 攝的空間物體和像平面中的像點具有對應關系。利用光學成像原理進行攝影測量，分別在 空間和圖像中建立坐標系，如圖4所示，為本實用新型的物像空間標轉換關系圖。其中物像 空間中物點坐標和像點坐標之間的關系式，可通過=維物像空間成像關系及=維物像空間 成像關系中物點坐標和像點坐標之間的轉換關系得到。物點M狂，Y，幻經(jīng)過光學成像系統(tǒng) 成像到像面上的點m物像的數(shù)學關系式為：
[002引
【主權項】
1. 一種基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括檢測車以及設 置于檢測車頂?shù)腉PS接收天線和面陣相機，檢測車內(nèi)設置有工業(yè)控制計算機（9)、機柜（8) 以及發(fā)電機，車軸和車身上固定有用于測量檢測車行駛里程的旋轉編碼器（7) ;GPS接收天 線、面陣相機以及旋轉編碼器（7)均與工業(yè)控制計算機（9)的信號輸入端相連，機柜（8)中 的磁盤與工業(yè)控制計算機（9)相交互。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在于： 所述工業(yè)控制計算機（9)通過面陣相機、GPS接收天線以及旋轉編碼器（7)所采集到的高 速公路沿線設施空間點的坐標數(shù)據(jù)，提供長度、面積及體積計算的數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在于： 所述檢測車的車頂設置有六臺面陣相機，分別安裝在車頂?shù)那岸撕妥笥覂蓚龋總劝惭b兩 臺面陣相機。
4. 根據(jù)權利要求1或3所述的基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在 于：所述面陣相機通過固定在車頂?shù)南鄼C固定架安裝于檢測車頂。
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在于： 所述面陣相機采用CCD面陣相機。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在于： 所述檢測車的車頂設置有兩個用于測量天線中心所在位置的經(jīng)度、煒度和海拔高度數(shù)據(jù)的 第一GPS接收天線（1)與第二GPS接收天線（2)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，其特征在于： 所述第一GPS接收天線（1)與第二GPS接收天線（2)之間的距離大于3m。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于立體攝影測量的道路沿線設施檢測系統(tǒng)，包括檢測車以及設置于檢測車頂?shù)腉PS接收天線和面陣相機，檢測車內(nèi)設置有工業(yè)控制計算機、機柜以及發(fā)電機，車軸和車身上固定有用于測量檢測車行駛里程的旋轉編碼器；GPS接收天線、面陣相機以及旋轉編碼器均與工業(yè)控制計算機的信號輸入端相連，機柜中的磁盤與工業(yè)控制計算機相交互。本實用新型系統(tǒng)集成于檢測車上，結構簡單，操作簡單，同時還實現(xiàn)了連續(xù)檢測。運用安裝在檢測車車頂相距3米以上同側的兩臺面陣相機，根據(jù)需要調(diào)整相機的焦距和空間攝影方向對道路沿線設施進行立體攝影測量，故可以進行精確的空間測量，從而可得到道路沿線設施損壞的長度、面積、體積和精確位置等信息。
【IPC分類】G01B11-03, G01B11-00, G01C11-00, G01B11-28
【公開號】CN204405064
【申請?zhí)枴緾N201520076417
【發(fā)明人】宋宏勛, 張丹, 邵志超, 趙楚亞, 師環(huán), 周慧慧, 寧岳斌
【申請人】長安大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月3日