度預(yù)測(cè)模型，并求解模型參數(shù)。
[0032] 再進(jìn)一步，步驟S205的實(shí)現(xiàn)方式為：將步驟S203、S204獲得的裂縫特征和空間紋 理看成一列觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用深度預(yù)測(cè)模型計(jì)算目標(biāo)裂縫深度。
[0033] 進(jìn)一步，所述方法還包括，根據(jù)獲得的目標(biāo)裂縫深度，獲取裂縫三維信息，并將裂 縫三維信息保存在文件中或通過三維可視化軟件生成三維可視圖像，并顯示在用戶終端 上。
[0034] 本發(fā)明提供了一種利用單相機(jī)的三維路面裂縫圖像生成系統(tǒng)和方法，并提出了一 種新的立體視覺方法，通過該方法可獲得二維路面圖像的深度信息。本發(fā)明提供的系統(tǒng)只 需用一個(gè)可見光攝像機(jī)（相機(jī)）和一臺(tái)投影儀，由投影儀生成結(jié)構(gòu)光，投影于可見光成像的 半幅范圍內(nèi)，這樣可見光相機(jī)在路面的同一位置得到兩種圖像信息，一種是可見光成像信 息，另一種是結(jié)構(gòu)光在路面的成像信息，經(jīng)過圖像配準(zhǔn)及融合計(jì)算，可以獲得路面的深度數(shù) 據(jù)，從而生成三維路面裂縫圖像。本發(fā)明所提出的系統(tǒng)，思路新穎，與目前流行的雙目立體 視覺和其它視覺測(cè)距技術(shù)相比，更加簡(jiǎn)單易用，準(zhǔn)確性高，可預(yù)見其廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明提供的一種三維路面裂縫圖像生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明提供的一種三維路面裂縫圖像生成方法的流程圖；
[0037] 圖3-5示出了本發(fā)明獲取可見光圖像和結(jié)構(gòu)光圖像的方法，其中，
[0038] 圖3示出了投影方式及前一幀圖像，圖3中A表示前一幀圖像中疊加了結(jié)構(gòu)光信 息的結(jié)構(gòu)光圖像，圖3中B表示前一幀圖像中未覆蓋結(jié)構(gòu)光信息的可見光圖像；
[0039] 圖4示出了當(dāng)前幀圖像，圖4中B表示當(dāng)前幀圖像中疊加了結(jié)構(gòu)光信息的結(jié)構(gòu)光 圖像，圖4中C表示當(dāng)前幀圖像中未覆蓋結(jié)構(gòu)光信息的可見光圖像；
[0040] 圖5示出了圖3中A、B和圖4中B、C部分對(duì)應(yīng)在被測(cè)路面上的位置，I'OTg表示前 一幀圖像，I"g表示當(dāng)前幀圖像；
[0041] 圖6-1、6_2示意性地示出了用于融合的圖像對(duì)，其中圖6-1為一種可見光圖像，圖 6-2為圖6-1對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)光圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0043] 如圖1所示，本發(fā)明提供的一種三維路面裂縫圖像生成系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信息 采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和照明子系統(tǒng)：
[0044] 信息采集子系統(tǒng)包括圖像采集模塊和裂縫深度采集模塊，所述圖像采集模塊包括 拍攝控制子模塊、CCD線掃描攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光投射器，所述拍攝控制子模塊用于控制CCD線 掃描攝像機(jī)進(jìn)行攝像和控制結(jié)構(gòu)光投射器將一定模式的結(jié)構(gòu)光投射于被測(cè)路面上可見光 成像的半幅范圍內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)光投射器用于投射出結(jié)構(gòu)光，所述CCD線掃描攝像機(jī)用于采 集裂縫的每幀包含可見光圖像和結(jié)構(gòu)光圖像的原始圖像；所述裂縫深度采集模塊用于采集 一定數(shù)量的樣本裂縫深度信息；
[0045] 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，包括信息存儲(chǔ)模塊、圖像配準(zhǔn)模塊、可見光圖像裂縫檢測(cè)模塊、 結(jié)構(gòu)光圖像空間紋理提取模塊和裂縫深度計(jì)算模塊，該信息存儲(chǔ)模型用于存儲(chǔ)CCD線掃描 攝像機(jī)采集的裂縫的每幀包含可見光圖像和結(jié)構(gòu)光圖像的原始圖像、可見光圖像檢測(cè)模塊 檢測(cè)的裂縫特征、可見光圖像檢測(cè)模塊提取的空間紋理信息以及由樣本裂縫深度信息組成 的三維裂縫圖像庫，可見光圖像檢測(cè)模塊用于檢測(cè)可見光圖像中的裂縫特征，結(jié)構(gòu)光圖像 空間紋理提取模塊用于提取結(jié)構(gòu)光圖像中的空間紋理，裂縫深度計(jì)算模塊用于根據(jù)一定數(shù) 量的樣本裂縫建立裂縫深度預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)該裂縫深度預(yù)測(cè)模型，結(jié)合目標(biāo)裂縫的可見 光圖像中的裂縫特征和提取的結(jié)構(gòu)光圖像中的空間紋理，計(jì)算目標(biāo)裂縫深度信息；
[0046] 照明子系統(tǒng)；為C⑶線掃描相機(jī)提供光源。
[0047] 本發(fā)明的三維路面裂縫圖像生成系統(tǒng)還可以包括三維裂縫可視化模塊，用于將得 到的裂縫深度信息生成三維可視圖像，并進(jìn)一步顯示在用戶終端上。所述結(jié)構(gòu)光投射器可 采用投影儀。
[0048] 如圖2所示，本發(fā)明提供的一種三維路面裂縫圖像生成方法，包括以下步驟S100 和步驟S200,其中步驟S100包括步驟S101-S106,步驟S200包括步驟S201-S205。以下分 別說明各步驟。
[0049] 步驟S100 :采集樣本裂縫信息，建立裂縫深度預(yù)測(cè)模型，具體包括：
[0050] 步驟S101，采集樣本裂縫深度信息，包括：選定一個(gè)路段，不同光照條件下，使用 裂縫深度采集模塊，在靜止條件下，測(cè)定好每一處裂縫的深度，建立三維裂縫圖像庫，存儲(chǔ) 在信息存儲(chǔ)模塊中。
[0051] 測(cè)定被測(cè)路面上裂縫深度信息時(shí)，通過激光法、紅外探測(cè)法或超聲波測(cè)距儀測(cè)定。
[0052] 步驟S102,采集樣本裂縫圖像，包括：拍攝控制子模塊通過結(jié)構(gòu)光投射器將一定 模式的結(jié)構(gòu)光投射于被測(cè)路面上可見光成像的半幅范圍內(nèi)，利用CCD線掃描攝像機(jī)采集被 測(cè)路面的每幀包含可見光圖像和結(jié)構(gòu)光圖像的原始圖像，并存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)模塊中。所述 結(jié)構(gòu)光投射器可以是投影儀。
[0053] 以下簡(jiǎn)要描述一下步驟S102具體的操作方式。為此，首先簡(jiǎn)要說明一下本發(fā)明的 投影原理，
[0054] 如圖3所示，結(jié)構(gòu)光投射器2將一定模式的結(jié)構(gòu)光投射于物體表面，在表面形成由 被測(cè)物體表面形狀所調(diào)制的光條三維圖像，該三維圖像由處于另一位置的攝像機(jī)（相機(jī)）1 探測(cè)，從而獲得光條畸變圖像。光條畸變程度取決于投影儀和相機(jī)的相對(duì)位置和物體表面 輪廓。
[0055] 本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)光投射器2將一定模式的結(jié)構(gòu)光投射于被測(cè)路面上可見光成像 的半幅范圍內(nèi)，由于相機(jī)1裝載到檢測(cè)車上可以移動(dòng)，在移動(dòng)過程中，假如相機(jī)一次成像可 以獲得尺寸為M*N的圖像，則在這張圖像上，有一半的面積，1/2M*N(圖3的A部分）疊加了 結(jié)構(gòu)光信息，而剩下的一半部分（圖3的B部分）只有可見光信息。
[0056] 當(dāng)車向前移動(dòng)1/2M的距離，第二次成像，同樣是由1/2M*N(圖4的B部分）疊加 了結(jié)構(gòu)光信息，而剩下的一半部分（圖4的C部分）只有可見光信息。
[0057]A、B、C部分在路面上的位置關(guān)系如圖5所示，第一次成像獲得的圖像記為前一幀 圖像I' "g，第二次成像獲得的圖像記為當(dāng)前幀圖像I?g。
[0058] 這樣B部分在兩次成像中獲得了兩張圖片：只有可見光信息的圖像（由第一次成 像）；只有可見光信息和結(jié)構(gòu)光信息疊加的圖像（由第二次成像獲得）。
[0059] 這樣，在車行駛過程中，路面上的每一段（除了剛剛啟動(dòng)時(shí)的1/2M長(zhǎng)度，和最后停 止時(shí)的1/2M長(zhǎng)度）都可以獲得這樣兩張圖片。
[0060] 步驟S103 :配準(zhǔn)樣本裂縫的可見光圖像I和結(jié)構(gòu)光圖像IPM。
[0061] 在該步驟中，需要先篩選出包含裂縫的原始圖像，然后利用圖像分割法從包含裂 縫的前一幀原始圖像I'"g上獲取未覆蓋結(jié)構(gòu)光的可見光圖像I(即圖3的B部分），并從 當(dāng)前幀原始圖像1"8上獲取同一路面位置處與所述未覆蓋結(jié)構(gòu)光的可見光圖像I相對(duì)應(yīng)的 疊加了結(jié)構(gòu)光信息的結(jié)構(gòu)光圖像IPM(即圖4的B部分）。
[0062] 為精準(zhǔn)匹配圖像，可根據(jù)所采用的結(jié)構(gòu)光設(shè)計(jì)過濾器，濾除結(jié)構(gòu)光圖像IPM中的結(jié) 構(gòu)光信息（如條紋）。
[0063] 步驟S104 :檢測(cè)樣本裂縫的可見光圖像I中的裂縫。
[0064] 在該步驟中，對(duì)每一樣本裂縫的可見光圖像I，利用圖像處理方法檢測(cè)出裂縫，獲 取可見光圖像中裂縫特征。
[0065] 檢測(cè)裂縫的方法有很多，優(yōu)選地，本發(fā)明利用Hessian矩陣來檢測(cè)裂縫。從 Hessian矩陣的特征值和特征向量獲取圖像中裂縫的強(qiáng)度和方向，得到裂縫曲線結(jié)構(gòu)；并 利用高斯濾波算法對(duì)裂縫曲線結(jié)構(gòu)的非均勻強(qiáng)度進(jìn)行平滑處理，得到去噪后平滑的裂縫曲 線。具體檢測(cè)方法如下