您现在的位置:首页 >> 技术文章 >> MATLAB技术 >> 内容

MATLAB代做-python代做-FPGA代做 -路面裂缝检测的机器视觉系统组成与设计思想 20

时间:2019-6-24 1:07:15 点击:

  核心提示:MATLAB代做-python代做-FPGA代做 -路面裂缝检测的机器视觉系统组成与设计思想 20...
机器视觉最为关键的技术是视觉检测和系统控制,视觉检测通过图像处理得到检测目标的信息,当前视觉检测系统有两大发展方向,一是嵌入式系统,二是基于PC的图像采集卡方法。基于PC的机器视觉系统应用灵活,适应性好,实验设备易于搭建并能够实现复杂功能。对此本文对基于PC的机器视觉路面裂缝检测系统进行分析研究,该系统由硬件系统和软件系统两大部分组成,硬件系统主要包括供电系统、图像采集系统、图像处理和存储系统、照明系统和GPS定位系统,软件系统主要包括基于计算机平台的后期图像处理、分析模块,高速视频图像存储模块以及信息综合评价系统等。

图像采集子系统

图像采集子系统主要由面阵CCD摄像机、速度传感器、拍照控制电路及数字图像采集卡组成。路面破损图像数据的采集在整个裂缝检测中具有至关重要的作用,因为后期的图像处理、分析及综合信息评价阶段,对原始图像的质量有较高要求。所以在整个图像采集阶段对包括面阵CCD摄像机,拍照控制电路的设计,照明系统的安装都非常的重要。速度传感器主要用来测量检测车的行驶速度信息,并通过车速信息来控制CCD摄像机的拍照频率,最大程度的防止破损路面信息的漏检或者是重复采集路面图像的情况。从而造成影响最终综合信息评价的结果,并且为系统增加额外负担,降低检测系统的工作效率。

图像处理子系统

图像处理子系统主要由两部分组成,包括高速视频图像的存储显示、图像处理及评价。由于路面破损图像数据的采集是检测车在高速行驶状态下获取的,所以普通的图像存储软件无法满足要求。这里必须采用专门高速视频图像存储软件来实现大信息量的图像数据实时存储。路面破损图像的处理和评价采用离线的方式对采集回来的图像数据进行后期处理、分析和评价。

GPS定位子系统

GPS全球卫星定位系统,具有全球、全天候、连续实时的定位和三维导航能力。破损路面位置信息的确定对于路面破损检测非常重要,可以为后续的维护和管理工作提供便利。该定位子系统通过GPS接收机接收定位的报文信息,并对接收的报文信息进行处理得到破损路面的位置坐标,实现对每幅破损图像的测量和高精度GPS定位。

供电子系统

由于整套系统都安装在检测车上,所以必须考虑各种车载设备的交直流供电问题。另外,考虑到检测车通常单次检测距离较长以及天气不佳的时候还需另外开启补光照明设备等因素,所以检测车必须配备一套续航时间长并且稳定的电源供电系统来为车载计算机、摄像机、照明、控制电路等系统进行供电。

照明子系统

由于路面破损检测属于户外作业,因此采集的路面破损图像受光照环境的影响较大。在自然光照的环境下,容易出现路面阴影等图像背景变化较大的情况。光照强度过强或过弱都不利于破损路面的图像采集。因此在人工辅助照明的条件下更容易采集到亮度较为均匀的路面破损图像,从而可以有效提高后期图像分析和识别的准确率。因此,照明系统对于整个裂缝检测系统至关重要。

系统通过CCD摄像机采集破损路面的图像数据,并由照明系统为路面图像的采集提供辅助光源。CCD传感器负责将光信号转化为电信号,并通过图像采集卡完成信号的A/D转换。计算机通过高速视频图像采集软件的支持,将采集回来的数字图像实时存储到计算机的硬盘组。实现破损路面图像的实时采集和存储。拍照触发控制系统主要通过检测车内的速度传感器获得车辆速度信自、,并将车速转化为拍照触发控制信号,从而触发CCD摄像机进行拍照。GPS定位系统主要实现对路面破损的精确定位,为后续的养护和管理提供准确的位置信息。整套系统由蓄电池以及逆变电路等组成的供电控制系统提供电源。系统工作原理如图2所示。

系统的设计思想

为适应路面自动检测系统的这种分阶段建立和实施,系统宜采用模块结构。每一个模块相应于一个可区分的发展阶段。依次建立和应用各个模块,可使系统不断扩大其功能,达到不同的发展阶段。而每个模块都有独立的分析结果输出,可付诸应用,每个模块都以前一个或多个模块的分析或结果为基础增加新的分析而建成。

根据系统各部分的不同功能,把路面裂缝自动检测系统分为几个模块,分别是数据采集模块、图像处理模块、其他功能模块。

数据采集模块

主要组成:CCD摄像头,高速采集卡,GPS卫星定位仪等数据采集设备。

主要功能:GPS全球定位系统,主要目的是提供实时、全天候和全球性的定位和导航服务,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星布设而成。GPS定位系统主要由三部分构成:一是地面控制部分(主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成);二是空间部分(由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面);三是用户装置部分(由GPS接收机和卫星天线组成)。目前民用的定位精度己达10米内。系统通过GPS接收机接收定位报文,并从报文中提取定位数据得到破损路面的位置坐标。

在机器视觉系统中,工业相机主要作用是将光信号转变为电信号。相对于普通相机,它具有传输能力高、稳定性高和抗干扰能力强的特点,输出的是未经过处理的图像数据,具有较宽的光谱范围,图像信息丰富,帧频很高可以获得每秒十幅到几百幅图像的拍摄速度,而且是逐行扫描的。根据感光元件不同,工业相机可分为CCD和CMOS两种类型,前者在灵敏度、分辨率和噪声控制方面表现较好,而CMOS传感器制造成本和功耗较低,随着技术的发展成熟成像质量与CCD相机的差距不大。本文选用了上海方诚公司的FC-IE130M型号120万像素的CMOS工业黑白相机。镜头选用了日本COMPUTAR公司M2514-MP型号的定焦镜头,与摄像机安装接口和感光元件的尺寸相匹配,光圈调节范围也满足试验要求。

在路面破损检测图像采集系统中,摄像机负责将破损路面的图像数据采集下来,但是图像数据还必须进行传输和存储。由于摄像机采集回来的信号属于模拟信号,而计算机能够识别和处理的必须是数字信号。所以需要图像数据采集卡将模拟信号转换成数字信号,并以一定的存储格式传输到计算机中以便进行后续的图像处理工作。图像数据采集卡主要完成该类型的工作。选择一款比较适合的图像采集卡关系到整个图像采集系统的成功与否。本系统采用Xcelera-CLPX4Full图像采集卡,它是在DALSA的X64系列成熟的技术和性能基础上,X64Xcelera系列充分利用了PCIExpress(PCIe)的平台,将传统的图像采集和处理技术的性能和灵活性提升至新的水平。

图像处理模块

主要组成:MATLAB图像处理软件和系统的VC++图像处理程序。

主要功能:它的主要功能是从数据库中读取图像信息数据,然后通过图像处理算法,对采集的图像进行实时处理、分析及保存。本系统中的路面裂缝图像处理包括路面图像读取,路面图像增强,路面图像分割,路面裂缝分类,路面图像特征提取,路面裂缝参数计算六个部分。

其他功能模块

整个检测系统还包括摄像机机架及照明系统的设计。摄像机固定于车载视频采集机架上,机架采用可调式推拉滑轨结构。机架的设计必须在保证结构刚度的同时,兼顾其可调节性,为后续摄像机机位的调节提供便利。照明设备采用目前较为先进的LED作为辅助光源,其具有超长寿命,省电,低成本,高亮度,适应环境能力强,安装方便等特点。

总结

路面裂缝检测是裂缝处理及修补的基础,一套好的路面裂缝检测系统有助于裂缝检测的效果,也必将提高裂缝修复效果。以上机器视觉系统在路面裂缝检测中的作用是定位、采集数据、处理图像,为后续的裂缝处理提供原始数据。随着图像处理技术和计算机技术的发展,机器视觉已经能完成众多视觉任务,其对于路面裂缝的检测数据也将越来越精确。所以基于机器视觉的路面裂缝检测技术很有发展前途,也有很大的使用价值。


联系:highspeedlogic

QQ :1224848052

微信:HuangL1121

邮箱:1224848052@qq.com

网站:http://www.mat7lab.com/

网站:http://www.hslogic.com/

微信扫一扫:

作者:-路面裂缝检测 来源:-路面裂缝检测
  • 您是如何找到本站的?
  • 百度搜索
  • Google搜索
  • 查阅资料过程中
  • 论坛发现
  • 百度贴吧发现
  • 朋友介绍
本站最新成功开发工程项目案例
相关文章
  • 没有相关文章
相关评论
发表我的评论
  • 大名:
  • 内容:
  • matlab代做|matlab专业代做|matlab淘宝代做(www.hslogic.com) © 2019 版权所有 All Rights Reserved.
  • Email:highspeed_logic@163.com 站长QQ: 1224848052

    专业代做/代写/承接、MATLAB、SIMULINK、FPGA项目、博士/硕士/本科毕业设计、课题设计、论文,毕业论文,Coursework、Eassy、Assignment