基于图像处理的路面病害检测技

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1、基于图像处理的路面病害检测技（CCD摄像技术）lCCD摄像技术是被广泛使用的路面裂缝检测技术之一。CCD摄像机具有较高的动态范围、分辨率和灵敏度，电子快门可用于动态场景图像采集。由于计算机视频、计算机图像技术的发展，通过视频采集卡和图像采集卡即可将CCD摄像机的视频信号采集到计算机的内存中，实时显示、存储和处理。同时，随着计算机硬件的迅速发展，基于CCD摄像机的数字化图像系统成本大大降低。基于CCD摄像机的路面裂缝识别系统一般都是采用高精度的摄像机捕捉路面图像，以模拟或者数字形式进行存储，再利用图像处理和模式识别技术进行后处理。虽然目前

2、还没有被认为是很完善的系统出现，但是如果发展新的图像处理算法和裂缝识别方法，开发出高精度的路面裂缝识别系统还是可能的。除此之外，有些研究者开发出图像实时采集的硬件系统大大提高了图像采集存储的速度如利用DSP实现快速图像信息采集存储以及图像的预处理。l典型检测系统组成典型检测系统硬件基本构成包括：载体车、CCD摄像机、计算机、图像采集卡、辅助照明设备、距离测量仪、稳压电源等几部分。将系统设计成车载式，可以使系统在正常交通下进行工作。采用高性能的摄像系统及图像处理系统，确保在较高的车速下获取可靠、清晰的路面图像，准确地分析出路面裂缝的各种特

3、征参数。考虑到所拍摄路面的宽度，结合摄像机的特性，选择所需摄像机的数量，并在检测车上固定好摄像机的安装角度、高度和位置。当采用模拟摄像机时，需要安装图像捕捉卡，把模拟信号转化为数字信号，传入计算机。CCD摄像机是借助光学系统将光信号转化为电信号，形成视频信号。摄像机的成像受被测路面的光照条件影响很大，光照强度过强、过弱或光照不均匀都不利于成像。为了保证系统在任何环境下都能正常工作，需配置辅助照明设备，提供均匀的光照条件，保证图像质量。为了实现裂缝的精确定位，距离测量仪也是必不可少的。另外，稳定的电源是保证系统正常工作的必要条件。系统的工

4、作流程可分为三部分:图像获取、图像处理和图像解释。图像的获取是通过安装在检测车上的摄像机和计算机来实现的。拍摄的路面图像经过数字化，传入计算机进行存储。路面图像的数据量非常大，一般需要经过压缩后再进行存储，数据处理可以实时或离线地进行。数字图像处理和解释是系统的核心，包括图像预处理、裂缝特征识别和裂缝评价。一般处理流程为先对裂缝图像进行滤波处理，减少噪声，进而对裂缝边缘进行增强，提取裂缝特征信息，最后是识别裂缝类型、计算裂缝特征值、统计裂缝数量，并依据裂缝评价标准输出结果。lCCD和采集卡的工作原理CCD是英文ChargeCoupled

5、Device即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。CCD在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，相当于光学传统相机中的胶卷。CCD上感光元件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光元件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。衡量CCD好坏的指标很多，有像素数量、CCD尺寸、灵敏度、信噪比、动态范围、光谱感应曲线等，其中像素数以及CCD尺寸是最常用的判断指标。像素数是指CCD上感光元件的数

6、量。摄像机拍摄的画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。显然，像素数越多，画面就会越清晰，如果CCD没有足够的像素的话，拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响，因此，理论上CCD的像素数量应该越多越好。但CCD像素数的增加会使制造成本以及成品率下降产。所以，在选择CCD时要根据具体的应用寻找一种折中的方案，达到性能与成本的最佳配合。图像采集卡有多种各类、规格，但尽管其设计和特性不同，大多数采集卡的基本原理相同。近年来，数字视频产品取得了显著发展。数字视频产品通常需要对动态图像进行实时采集和处理，因此产品受图像采集卡的性能影响很

7、大。由于早期图像采集卡以帧存为核心，处理图像时需读写帧存，对于动态画面还需“冻结”图像，同时由于数据传输速率的限制，因此图像处理速度缓慢。90年代初，INTEL公司提出了PCI（PeripheralComponentInterconnect）局部总线规范。PCI总线数据传输宽度为32/64位，允许系统设备直接或间接连接其上，设备间可通过局部总线完成数据的快速传送，从而较好地解决了数据传输的瓶颈问题。由于PCI总线的高速度，数字视频信号只需经过一个简单的缓存器即可直接存储到计算机内存，供计算机进行图像处理，也可将采集到内存的图像信号传送到

8、计算机的显示卡显示，甚至可以将数字视频信号经PCI总线直接发送到显示卡，在计算机终端上实时显示活动图像。采集卡上装有一块缓存，它是一种先进先出（FIFO）的存储器，起到采集卡向PCI总线传输视频信号时的速度