一种用于道路检测的路面图像采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及测量装置技术领域，具体涉及一种用于道路检测的路面图像采集装置。


背景技术：

2.随着交通日益发达，道路也越修越宽，以高速公路为例，高速公路根据道路规模分为双向四车道、双向六车道和双向八车道三种，在做路面检测时，为了提高检测效率，多车道并行检测是大势所趋。
3.目前在对公路、市政道路路面质量进行检测时，通常先使用2d相机或3d相机采集路面图像数据，然后根据图像数据分析路面状况，现有的道路检测车上装载有2d或3d相机，在车辆移动过程中连续拍摄路面图像数据，普通2d相机输出2维图像信息,3d相机还会输出路面的点云数据(3d信息)，通过这些数据对路面破损进行分析。
4.目前的单车道图像采集方案一次只能拍摄一条车道，对于多车道道路，通常需要多次往返、逐车道检测，数据采集效率低下，而使用多相机同时拍摄多车道数据的方案，即使用多相机从不同的角度拍摄不同的车道，以三车道为例，拍摄当前行车道的同时还需要拍摄左右两条车道，从而大幅度节省了图像采集时间。
5.但是目前的多车道图像采集方案在实际使用时，第一个缺点是景深问题：拍摄左右两条车道时，由于拍摄倾斜角度较大，路面上不同位置到相机的距离不一致，对相机景深要求较高，若景深不满足要求，则会导致成像质量下降；第二，多车道图像采集的另外一个缺陷是受限于相机拍摄时路面时所产生的透视现象，透视是指我们在拍摄的时候，远近不同的物体在照片上呈现出来的近大远小的现象，同样尺寸的物体，近处物体占的像素较多，远处的物体所占的像素较少，远处物体分辨率下降，若要满足远处物体分辨率要求，则需要使用像素更高的相机，经济性差，而目前尚没有能够完善解决上述问题的采集装置出现。


技术实现要素：

6.为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于道路检测的路面图像采集装置，该装置结构设计紧凑，适用于路面病害的检测。
7.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种用于道路检测的路面图像采集装置，包括相机和镜头，所述相机的端面开设有拍摄口，所述相机和所述镜头之间设置有金属片一和金属片二，二者活动连接，通过调节所述金属片一和所述金属片二的位置实现所述镜头的偏移以及倾斜。
9.进一步在于，所述金属片一的侧壁对应所述拍摄口的位置开设有与其尺寸相匹配的通孔一，所述金属片二的侧壁对应所述镜头的位置开设有与其尺寸相匹配的通孔二。
10.进一步在于，所述金属片一与所述金属片二之间通过弹性件、卡扣或螺丝实现连接，在保持连接的状态下二者又能实现相对的滑动。
11.进一步在于，所述金属片一的侧壁与所述相机固连，所述金属片二的侧壁与所述
镜头固连。
12.进一步在于，所述金属片一的侧壁与所述相机固连，所述金属片二与所述镜头之间设置有倾斜组件。
13.进一步在于，所述倾斜组件包括卡套一和卡套二，所述卡套一与所述镜头固连，所述卡套二与所述金属片二固连，所述卡套一的尺寸小于所述卡套二，二者插接后并通过轴销活动连接。
14.进一步在于，所述镜头的外壁设置有固定块，所述固定块与所述金属片二之间旋合连接有活动螺柱，通过转动所述活动螺柱实现对所述镜头倾斜角度的调节。
15.进一步在于，所述卡套一和所述卡套二之间的缝隙填充有软橡胶。
16.本实用新型的有益效果：
17.1、相机安装高度可以大大降低，可以在小型车辆上安装，当使用普通镜头时，像平面与路面夹角不能太大，否则会产生景深与透视的问题，如果将普通相机安装在车载平台上，为减小像平面与路面夹角，只能增加相机安装高度，这会导致车辆通过性和灵活性不佳，本装置可以有效降低相机安装高度，可以将高度降低到2.5米以下，大大增加了车辆的通过性和灵活性；
18.2、图像分辨率更均匀，一般方案在拍摄路面时，会出现透视问题，即使对图像做校正后，也不能避免路面局部分辨率下降，本装置可在不增加相机像素的前提下提升了对路面的分辨率，降低了成本；
19.3、采集路面图像时，拍摄角度更广，且不会拍摄到车身部分，本装置在基本不增加车辆宽度和长度的前提下，可以使用效率更高的面阵相机。
附图说明
20.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
21.图1是本实用新型的整体结构示意图；
22.图2是本实用新型的爆炸视图；
23.图3是本实用新型增加倾斜组件后的侧面视图；
24.图4是图3中a处的局部放大图。
25.图中：1、相机；11、拍摄口；2、镜头；21、固定块；22、活动螺柱；23、卡套一；24、轴销；3、金属片一；31、通孔一；4、金属片二；41、通孔二；42、卡套二。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1和图2所示，一种用于道路检测的路面图像采集装置，包括相机1和镜头2，相机1的端面开设有拍摄口11，相机1和镜头2之间设置有金属片一3和金属片二4，二者活动连接，通过调节金属片一3和金属片二4的位置实现镜头2的偏移以及倾斜。
28.针对目前的多车道图像采集方案在实际使用时所存在的景深和透视问题，本装置
首先对路面工业相机1所使用的镜头2做特殊设计：通过镜头2倾斜设置，使得在较低的安装高度条件下，拍摄画面中近处和远处的路面都能聚焦，结成清晰的图像；而通过调整镜头2移位，纠正了被摄物的透视变形问题，使拍摄的路面不同区域分辨率均匀，不会导致局部分辨率下降，整幅路面都能够获得较高的分辨率。
29.实施例一，当像平面与路面不平行时，普通镜头2拍摄的路面会出现畸变，图像轮廓为梯形，图像两侧有较多的无效像素，自下向上图像分辨率逐渐降低，此时需要使工业相机1的镜头2发生一定量的偏移；
30.如图2所示，金属片一3的侧壁对应拍摄口11的位置开设有与其尺寸相匹配的通孔一31，金属片二4的侧壁对应镜头2的位置开设有与其尺寸相匹配的通孔二41，金属片一3的侧壁与相机1焊接固定，金属片二4的侧壁与镜头2焊接固定，在焊接固定后，使金属片一3与金属片二4贴合，而金属片一3与金属片二4之间则通过弹性件、卡扣或螺丝实现连接，在保持连接的状态下二者又能实现相对的滑动。
31.通过使用本装置，可以获得无畸变的图像，图像分辨率均匀，通过调整金属片二4的位置，使镜头2整体上下或左右平移，移动后镜头2中心不通过图像传感器中心，镜头2从中心位置向上平移，平移后像平面上、下部到达镜头中心距离不相等，上部虽然物距较远，但是对应的下部像距也较远，相应的放大率的改变抵消了透视变形，本装置中镜头2的最大偏移量不超过镜头2口径的1/2。
32.实施例二，在采集公路多车道图像时，因为角度的原因，采集出来的图像是存在一定的透视关系，普通镜头平面和相机1的成像平面是平行的,当路面也和成像平面平行的话,那么整个路面可以被清晰地记录，但是,如果路面并没有和成像平面平行,那么清晰的范围则有限，此时需要使工业相机1的镜头2发生一定角度的倾斜；
33.如图3所示，金属片一3的侧壁对应拍摄口11的位置开设有与其尺寸相匹配的通孔一31，金属片二4的侧壁对应镜头2的位置开设有与其尺寸相匹配的通孔二41，金属片一3的侧壁与相机1焊接固定，金属片二4与镜头2之间设置有倾斜组件。
34.如图3和图4所示，倾斜组件包括卡套一23和卡套二42，卡套一23与镜头2固连，卡套二42与金属片二4固连，卡套一23的尺寸小于卡套二42，二者插接后并通过轴销24活动连接，且卡套一23和卡套二42之间的缝隙填充有软橡胶，以达到防尘的效果，镜头2的外壁设置有固定块21，固定块21与金属片二4之间旋合连接有活动螺柱22，通过转动活动螺柱22实现对镜头2倾斜角度的调节，当活动螺柱22停止转动，镜头2的倾斜角度也就随之固定。
35.本装置所使用的倾斜镜头2使相机1成像的清晰范围大大拓宽，实现被摄物的全区域聚焦，使画中近处与远处的被摄体都能结成清晰的影像，本装置中镜头2的倾角调整范围为0度至35度。
36.在使用本装置采集路面图像时，拍摄角度更广，且不会拍摄到车身部分，在采集路面图像时，应避免拍摄到检测车本身，为此业界普遍有两种做法：其一是使用线阵相机1而非面阵相机1，线阵相机1拍摄的图像面积小，需要额外进行多幅图像拼接才能等效为面阵相机1的拍摄效果；另一种方法是使用面阵相机1，但要将相机1伸出车身足够的距离，这会使检测车整体的宽度或长度增加较多，影响车辆通过性和行驶安全，本装置在基本不增加车辆宽度和长度的前提下，可以使用效率更高的面阵相机1。
37.本装置根据实际的使用需求，可自由设置镜头2的偏移距离以及倾斜角度，在实际
使用中，本技术方案需要使用3台装置，相机1安装在车顶上方或后上方的支架上，支架的左、中、右各安装一台相机1，分别用于拍摄左、中、右三个车道，相机1的安装高度在1.8m至2.5m之间，相邻两台相机1的横向间距为0.85至1m。
38.本装置可安装在道路检测车上以及道路检测无人机上，安装在道路检测车上的步骤如下：
39.a)将镜头2倾斜和偏移都归零，即不使用倾斜和偏移功能；
40.b)将镜头2安装到相机1上；
41.c)将三台相机1安装到道路检测车尾部的支架上；
42.d)调节相机1安装角度，中间相机1和镜头2的方向与垂直方向夹角可设置为0度至30度，两侧相机1和镜头2的方向与垂直方向夹角可设置为0度至40度；
43.e)打开相机1，调整镜头2偏移，使得左、右两台相机1都能够拍摄到左右两侧完整的车道，尽可能使三台相机1所拍摄图像中看不到车身；
44.f)相机1机身位置保持不变，调节镜头2倾角，使景深尽可能小，手动对焦，对拍摄的路面区域进行整体合焦。
45.g)锁定倾角和偏移，安装完成。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。