一种路面状态检测方法及装置与流程

本发明实施例涉及路面状态检测技术领域，具体涉及一种路面状态检测方法及装置。

背景技术：

近年来，我国的公路建设发展迅速，受地形影响很多公路存在较多弯道、坡道等路段，在雨季、冬季往往存在积水、结冰等路面湿滑情况，易引发行车安全、甚至导致重大交通事故。因此，需要对这种路段的湿滑情况形成实时监测，并将数据实时上传至监控和指挥中心，使得公路管理部门及时采取应对措施，做出预警，尽最大程度降低行车风险。

在现有的路面状态检测方法中，激光光源通过光学镜组分出两路激光光束，并且这两路激光光束分别以不同的入射角入射至透明盖板下表面，这两路激光光束均有一部分反射，另一部分经折射到达透明盖板上表面。当透明盖板上方有积水、冰层等覆盖时，因为反射率和折射率不同，接收端的图像传感器探测到的光点数也不同，以此来判断积水或结冰。但是，这种方法使用的传感器需要埋入地面中，需要破坏路面以安装检测设备；且利用两路固定激光光源，检测面积小，实用性不强；另外还依赖图像传感器等仪器，整个系统较复杂。或者通过测量光的反射强度/能量大小来分辨路面状态。但是，采用此类方式，往往接收端和发射端相隔较远，在实际应用中需采用分体式设计，不便于实施，另外，受物体表面吸收的影响，到达接收端的强度/能量已经非常微小，不便于信息的采集。

在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的方法需要破坏路面以安装检测设备，检测面积小，实用性不强；或者采用分体式设计，不便于实施。

技术实现要素：

由于现有的方法需要破坏路面以安装检测设备，检测面积小，实用性不强；或者采用分体式设计，不便于实施的问题，本发明实施例提出一种路面状态检测方法及装置。

第一方面，本发明实施例提出一种路面状态检测方法，包括：

对目标检测区域进行扫描，获取扫描线特征波形；

分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，并根据所述断点幅度判断路面状态，所述路面状态包括干燥状态和湿滑状态；

当所述路面状态为湿滑状态时，根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，所述具体湿滑状态包括积水状态和结冰状态。

优选地，所述方法还包括：

根据当前路面的具体湿滑状态，将所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形进行匹配，若所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形的匹配度大于阈值，则将所述具体湿滑状态输出，作为路面状态检测的结果。

优选地，所述分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，进一步包括：

通过公式一分析所述扫描线特征波形，则所述扫描线特征波形的断点幅度m为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度。

优选地，所述根据所述断点幅度判断路面状态，进一步包括：

若判断获知所述断点幅度m大于0且在阈值范围内，则确定所述路面状态为湿滑状态。

优选地，所述根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，进一步包括：

通过公式二得到所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度n为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度；t为所述扫描线特征波形的帧序号；t和t+1为n相同时的所述扫描线特征波形前后两帧。

第二方面，本发明实施例还提出一种路面状态检测装置，包括：

波形获取模块，用于对目标检测区域进行扫描，获取扫描线特征波形；

第一状态分析模块，用于分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，并根据所述断点幅度判断路面状态，所述路面状态包括干燥状态和湿滑状态；

第二状态分析模块，用于当所述路面状态为湿滑状态时，根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，所述具体湿滑状态包括积水状态和结冰状态。

优选地，所述装置还包括：

波形匹配模块，用于根据当前路面的具体湿滑状态，将所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形进行匹配，若所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形的匹配度大于阈值，则将所述具体湿滑状态输出，作为路面状态检测的结果。

优选地，所述第一状态分析模块进一步用于：

通过公式一分析所述扫描线特征波形，则所述扫描线特征波形的断点幅度m为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度。

优选地，所述第一状态分析模块进一步用于若判断获知所述断点幅度m大于0且在阈值范围内，则确定所述路面状态为湿滑状态。

优选地，所述第二状态分析模块进一步用于：

通过公式二得到所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度n为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度；t为所述扫描线特征波形的帧序号；t和t+1为n相同时的所述扫描线特征波形前后两帧。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过对目标检测区域进行扫描得到扫描线特征波形并对扫描线特征波形进行分析，能够有效识别路面积水、结冰的道路湿滑情况，无需破坏路面以安装检测设备，检测面积大，实用性较强且便于实施；同时通过判断波形上断点的“有无”，相比其他通过判断强度或能量的方法更易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种路面状态检测方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的激光器安装示意图；

图3为本发明一实施例提供的路面干燥状态检测波形；

图4为本发明一实施例提供的路面积水状态检测波形；

图5为本发明一实施例提供的路面结冰状态检测波形；

图6为本发明另一实施例提供的激光器安装示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种路面状态检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本实施例提供的一种路面状态检测方法的流程示意图，包括：

s101、对目标检测区域进行扫描，获取扫描线特征波形；

其中，可以利用扫描式激光器对目标检测区域的空中和地面进行扫描，获取扫描线特征波形，所述扫描线特征波形来自空中和地面。

具体地，s101可包括：

获取激光扫描线数据；

对接收的多路激光扫描线数据进行校验、剔除帧头帧尾；

输出为扫描线特征波形。

所述扫描线特征波形包括激光在一个扫描周期内的所有扫面点的距离数据。

举例来说，激光数据包含361个扫描点的信息，扫描角度为0～180度，每0.5度扫描一次。

s102、分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，并根据所述断点幅度判断路面状态，所述路面状态包括干燥状态和湿滑状态；

其中，扫描线特征波形包括各扫描点在某一时刻的回波中的距离值；

激光在传播过程中，受大气中的各种微粒、被照射物体的表面的吸收、反射、折射作用，使光发生衰减，导致反馈的扫描点数量减少。

具体地，检测每一段连续曲线的平滑程度，并利用扫面线特征波形前后两帧的变化程度，实现对当前路面积水、结冰状态的检测。

s103、当所述路面状态为湿滑状态时，根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，所述具体湿滑状态包括积水状态和结冰状态。

本实施例的路面状态检测方法，利用扫描式激光器对检测区域的空中和地面进行扫描，获取扫描线特征波形，扫描线特征波形来自空中和地面，分析激光扫描线特征波形，得到激光扫描线特征波形的断点幅度，判断路面是干燥或湿滑，检测每一段连续曲线的平滑程度，并利用扫描线特征波形前后两帧的变化程度，实现对当前路面干燥、积水、结冰状态的检测，有效识别路面积水、结冰的道路湿滑情况。

本实施例通过对目标检测区域进行扫描得到扫描线特征波形并对扫描线特征波形进行分析，能够有效识别路面积水、结冰的道路湿滑情况，无需破坏路面以安装检测设备，检测面积大，实用性较强且便于实施；同时通过判断波形上断点的“有无”，相比其他通过判断强度或能量的方法更易实现。。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：

s104、根据当前路面的具体湿滑状态，将所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形进行匹配，若所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形的匹配度大于阈值，则将所述具体湿滑状态输出，作为路面状态检测的结果。

其中，所述扫描线特征波形中的断点、平滑程度为物体表面反射在激光扫描线特征波形中的直观反映，当镜面反射趋多时会导致一部分扫描点接收不到回波，在扫描线特征波形中体现为断点、平滑程度不同；

具体地，可以将扫描线特征波形与空中雨滴、雪花，地面积水、结冰时的扫描线特征波形进行匹配。

通过将扫描线特征波形与具体湿滑状态对应的扫描线特征波形进行匹配，能够进一步确定路面状态检测结果的准确性。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，进一步包括：

通过公式一分析所述扫描线特征波形，则所述扫描线特征波形的断点幅度m为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度。

举例来说，在实际应用中，如图2所示，激光器201垂直于路面安装在路的正上方，h代表激光器的检测高度，w代表所检测的路宽。

将具体数值代入公式一，通过计算，得到m的值，表征特征波形的断点幅度；

若m≈0，如图3所示，说明所得到的波形是连续的，此时的路面的状态是干燥的。

若如图4和图5所示，此时m＞0，且在某一个阈值范围内，说明所得到的波形是不连续、且有断点的，此时的路面是湿滑的。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，s102中所述根据所述断点幅度判断路面状态，进一步包括：

若判断获知所述断点幅度m大于0且在阈值范围内，则确定所述路面状态为湿滑状态。

通过计算，得到m的值，表征特征波形的断点幅度；

当m≈0时，说明所得到的波形是连续的，此时的路面的状态是干燥的；

当m＞0时，且在某一个阈值范围内，说明所得到的波形是不连续、且有断点的，此时的路面是湿滑的。

其中，所述阈值范围根据实际情况具体设定。

通过具体公式的计算来确定路面状态，能够更加快速有效。

更进一步地，在上述方法实施例的基础上，s103中所述根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，进一步包括：

通过公式二得到所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度n为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度；t为所述扫描线特征波形的帧序号；t和t+1为n相同时的所述扫描线特征波形前后两帧。

依据公式二，训练出一个积水与结冰的阈值；

如图4所示，前后两帧有变化，即当n大于某一阈值时，可判断此时的路面状态为积水；如图5所示，前后两帧变化不大，即当n小于某一阈值时，可判断此时的路面状态为结冰。

通过具体公式的计算来确定路面的具体状态，能够更加快速有效。

如图6所示，可以采用2个激光器，分别为激光器601和激光器602，成一定夹角安装在路上方；通过整合分析两个激光器的激光扫描线波形，进一步提高检测精度。

图7示出了本实施例提供的一种路面状态检测装置的结构示意图，所述装置包括：波形获取模块701、第一状态分析模块702和第二状态分析模块703，其中：

所述波形获取模块701用于对目标检测区域进行扫描，获取扫描线特征波形；

所述第一状态分析模块702用于分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，并根据所述断点幅度判断路面状态，所述路面状态包括干燥状态和湿滑状态；

所述第二状态分析模块703用于当所述路面状态为湿滑状态时，根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，所述具体湿滑状态包括积水状态和结冰状态。

具体地，所述波形获取模块701用于对目标检测区域进行扫描，获取扫描线特征波形；所述第一状态分析模块702用于分析所述扫描线特征波形，得到所述扫描线特征波形的断点幅度，并根据所述断点幅度判断路面状态，所述路面状态包括干燥状态和湿滑状态；所述第二状态分析模块703用于当所述路面状态为湿滑状态时，根据所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度，得到当前路面的具体湿滑状态，所述具体湿滑状态包括积水状态和结冰状态。

本实施例通过对目标检测区域进行扫描得到扫描线特征波形并对扫描线特征波形进行分析，能够有效识别路面积水、结冰的道路湿滑情况，无需破坏路面以安装检测设备，检测面积大，实用性较强且便于实施；同时通过判断波形上断点的“有无”，相比其他通过判断强度或能量的方法更易实现。。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：

波形匹配模块，用于根据当前路面的具体湿滑状态，将所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形进行匹配，若所述扫描线特征波形与所述具体湿滑状态对应的扫描线特征波形的匹配度大于阈值，则将所述具体湿滑状态输出，作为路面状态检测的结果。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述第一状态分析模块进一步用于：

通过公式一分析所述扫描线特征波形，则所述扫描线特征波形的断点幅度m为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述第一状态分析模块进一步用于若判断获知所述断点幅度m大于0且在阈值范围内，则确定所述路面状态为湿滑状态。

更进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述第二状态分析模块进一步用于：

通过公式二得到所述扫描线特征波形前后两帧的变化程度n为：

其中，n为扫描点的序号，取值从0～360；ln为所述扫描线特征波形中第n个扫描点的长度；t为所述扫描线特征波形的帧序号；t和t+1为n相同时的所述扫描线特征波形前后两帧。

本实施例所述的路面状态检测装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。