路面車轍檢測系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)的研究.pdf

1、近些年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路交通作為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)設(shè)施，也隨著蓬勃發(fā)展起來。交通的基礎(chǔ)建設(shè)投資力度不斷加大，我國的高等級公路通車里程也逐年快速增長。可以預(yù)見，與我國公路建設(shè)的快速發(fā)展相對應(yīng)，未來一段時期內(nèi)大量的路面需要保養(yǎng)、維修和改造，以保持良好的路用性能。車轍作為路面的主要危害之一，如何精確、快速地檢測路面的車轍深度受到了世界各國的關(guān)注。
　　 本文在詳細分析國內(nèi)外車轍檢測技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了基于三維結(jié)構(gòu)光檢測

2、原理的路面車轍檢測系統(tǒng)，詳細闡述了結(jié)構(gòu)光三維測量原理及其幾何模型，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一種新的三維測量模型，對其實際產(chǎn)生的誤差進行分析，通過實驗證明其合理性與適用性。針對三維結(jié)構(gòu)光路面車轍檢測系統(tǒng)主要技術(shù)的研究，本文主要進行了以下幾個方面的工作:
　　 1.對結(jié)構(gòu)光車轍檢測系統(tǒng)進行實際測量實驗，得到實驗標準塊與攝像機中心有一定角度時，圖像中的形變與實際標準塊高度并非是一個簡單的線性關(guān)系?？紤]系統(tǒng)的非線性，從兩種情況研究圖像變形投影與

3、地面變形之間的關(guān)系，建立結(jié)構(gòu)光二維幾何模型，初步實現(xiàn)了對路面車轍深度的計算。
　　 2.從幾何模型的角度，建立全新的結(jié)構(gòu)光三維模型及擴展的三維模型?？紤]車轍線結(jié)構(gòu)光檢測的特點，激光器投射到被測地面，形成扇形投影，引起路面形變凸起點與其投影點位置的差別，進行分析得到三維幾何模型中車轍深度的解算公式。在此基礎(chǔ)上，考慮實際車輛行駛影響，提出了三維幾何模型的推廣形式。
　　 3.由已建立的結(jié)構(gòu)光三維檢測模型，分析車輛在運動時，車

4、轍檢測系統(tǒng)的變化，以及由此產(chǎn)生的誤差影響。對系統(tǒng)線性性進行討論，得到線性最優(yōu)解。在此基礎(chǔ)上，分析車輛在行駛過程中出現(xiàn)顛簸和振蕩對所建模型的影響和車輛檢測系統(tǒng)中的內(nèi)部裝置相對運動對所建模型的影響兩個方面，得到某個指標參數(shù)發(fā)生小范圍的變化，系統(tǒng)的誤差影響。
　　 4.在理論模型的基礎(chǔ)上，進行實驗。編寫線結(jié)構(gòu)光標定與處理程序，建立完整的標定算法。通過測量標準塊不同位置時的圖像的形變，得到圖像各像素至虛平面上各點之間的相互投影關(guān)系，在此