沥青路面纹理构造图像采集装置

技术领域

本发明涉及图像采集设备技术领域，具体涉及一种操作简单、适用范围大的沥青路面纹理构造图像采集装置。

背景技术

沥青路面的施工均匀性是混合料各组分共同作用的结果，其中，以粗细集料分布不均匀性形成的离析现象对路面施工质量的影响最大。非均匀性已经成为沥青路面早期病害的主要原因之一，在沥青路面的离析区域，其耐久性和使用寿命会降低10％-50％。在沥青路面施工过程及竣工验收阶段，需要对沥青路面的集料分布均匀性进行合理地检测和评价。

在路面表面粗集料集中区域，一般沥青含量较低，空隙率大，表面的纹理构造粗糙，直观表现为下凹区域面积大、明显；而细集料集中区域则多表现为沥青含量高，空隙率小，表面纹理构造小，故下凹区域面积小、不明显。路表的纹理构造特性显著影响沥青路面的施工质量和抗滑性能。中国现行公路路基路面现场测试规程(JTG E60-2008)、公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1—2004)，关于沥青路面构造深度的测量方法主要以铺砂法和激光法为主。路表构造深度的测试方法存在人为因素干扰大、测试结果离散性高、测试设备昂贵等问题。

随着计算机数字图像处理技术的广泛应用，越来越多公路从业人员采用数字图像处理技术测算路面表面构造深度，并以此作为评价沥青混合料的均匀性的重要指标。沥青路面是直接暴露在自然环境中的结构物，以往在采集路面表面图像时多直接利用相机对路面进行拍摄照片。路表纹理图像在采集过程中，常受到光照条件、采集高度、角度等多种因素的影响。若要保证图像的采集质量、客观评价沥青路面的均匀性，必须要考虑这些因素的干扰。

此外，除了应避免一些干扰因素外，还要兼顾图像采集过程中的便利性，采集装置需要满足便于采集、便于与后续图像处理衔接等功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可对图像采集时的光照条件进行控制，能够避免或减少由于光照条件等因素造成原始图像采集的误差的沥青路面纹理构造图像采集装置，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供一种沥青路面纹理构造图像采集装置，包括：

装置框架；装置框架上设有摄像装置；通过调节所述装置框架，可调节所述摄像装置与沥青路面的高度以及所述摄像装置的摄像角度；

所述装置框架的顶端设有多个安装位置，摄像装置能够可拆卸的安装于每一个所述安装位置中；

所述装置框架上围设有遮光调节机构，用于在进行图像采集时对采集范围进行遮光；所述装置框架上设有补光装置，用于在进行图像采集时对采集范围进行补光调节。

优选的，所述装置框架包括顶层板，所述顶层板同一面上通过连接器枢接有连接杆，所述连接杆的另一端可活动的插入高度调节杆。

优选的，所述顶层板上设有多个采像口，作为所述安装位置；所述采像口上设有镜头大小调节壳，与所述摄像装置配套的弧形采像壳能够可活动的插入所述镜头大小调节壳内。

优选的，所述连接器包括固定在所述顶层板上的两个相对的侧板，转轴可活动的穿过所述连接杆后，两端分别固定在两个所述相对的侧板上。

优选的，所述高度调节杆上设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有旋紧螺杆；所述连接杆插入所述高度调节杆后，可通过拧紧旋紧螺杆固定。

优选的，所述遮光调节机构包括固定杆、遮光帘片和下梁杆；所述固定杆固定在所述顶层板的边缘，所述遮光帘片的一端连接所述固定杆，所述遮光帘片的另一端连接所述下梁杆。

优选的，所述补光装置包括光源、金属软管以及光源控制器，所述光源控制器设于所述顶层板的同一面上，该同一面与枢接连接杆的同一面相对；所述光源控制器连接所述金属软管，所述金属软管的另一端穿过所述顶层板上的一圆孔后连接所述光源。

优选的，所述顶层板的边缘还设有连接孔，连接孔连接有手提吊钩。

优选的，所述高度调节杆的底部设有万向轮。

优选的，所述万向轮的外部套设有保护壳。

本发明有益效果：可以完成不同条件下沥青路面纹理构造的图像采集，并通过MATLAB软件的配合用于评价沥青路面的均匀性；该路表图采集装置及使用方法操作简单、适用范围大，单一参数可实现简单调节，且具有可靠、快速、经济等特点，具有良好的推广应用前景。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的沥青路面纹理构造图像采集装置立体结构图。

图2为本发明实施例所述的沥青路面纹理构造图像采集装置顶层的下表面结构图。

图3为本发明实施例所述的沥青路面纹理构造图像采集装置顶层的上表面结构图。

图4为本发明实施例所述的沥青路面纹理构造图像采集装置的拍摄高度调节杆结构示意图。

图5为本发明实施例所述的沥青路面纹理构造图像采集装置的遮光调节机构结构示意图。

图6本发明实施例所述的采用沥青路面纹理构造图像采集装置采集的不同高度的路面图像。

图7本发明实施例所述的采用沥青路面纹理构造图像采集装置采集的不同高度的路面图像。

图8为发明实施例所述的通过MATLAB软件处理后的图像纹理构造图像。

其中：1-工业相机；3-拍摄高度调节杆；11-弧形采像壳；21-顶层板；22-可折叠短杆；23-连接器；24-圆孔；31-圆形孔；32-圆柱形调节底脚螺丝；33-万向轮；34-可摘取式塑料保护壳；41-遮光帘片；42-固定杆；43-吸铁式下梁杆；52-金属软管；61-LED光源控制器一；62-LED光源控制器二，63-LED光源控制器三；64-LED光源控制器四；211-采像口；212-镜头大小调节壳；241-手提吊钩；511-LED光源一；512-LED光源二；513-LED光源三；514-LED光源四。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例1

本发明实施例1提供了一种沥青路面纹理构造图像采集装置，该图像采集装置包括：

装置框架；装置框架上设有摄像装置；通过调节所述装置框架，可调节所述摄像装置与沥青路面的高度以及所述摄像装置的摄像角度；所述装置框架的顶端设有多个安装位置，摄像装置能够可拆卸的安装于每一个所述安装位置中；所述装置框架上围设有遮光调节机构，用于在进行图像采集时对采集范围进行遮光；所述装置框架上设有补光装置，用于在进行图像采集时对采集范围进行补光调节。

所述装置框架包括顶层板，所述顶层板同一面上通过连接器枢接有连接杆，所述连接杆的另一端可活动的插入高度调节杆。所述顶层板上设有多个采像口，作为所述安装位置；所述采像口上设有镜头大小调节壳，与所述摄像装置配套的弧形采像壳能够可活动的插入所述镜头大小调节壳内。所述连接器包括固定在所述顶层板上的两个相对的侧板，转轴可活动的穿过所述连接杆后，两端分别固定在两个所述相对的侧板上。

所述高度调节杆上设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有旋紧螺杆；所述连接杆插入所述高度调节杆后，可通过拧紧旋紧螺杆固定。

所述遮光调节机构包括固定杆、遮光帘片和下梁杆；所述固定杆固定在所述顶层板的边缘，所述遮光帘片的一端连接所述固定杆，所述遮光帘片的另一端连接所述下梁杆。

所述补光装置包括光源、金属软管以及光源控制器，所述光源控制器设于所述顶层板的同一面上，该同一面与枢接连接杆的同一面相对；所述光源控制器连接所述金属软管，所述金属软管的另一端穿过所述顶层板上的一圆孔后连接所述光源。

所述顶层板的边缘还设有连接孔，连接孔连接有手提吊钩。所述高度调节杆的底部设有万向轮。所述万向轮的外部套设有保护壳。

具体的，在本实施例1中的沥青路面路表纹理构造成像装置，包括工业相机1(即摄像装置)、装置框架、拍摄高度调节杆3(即高度调节杆)、遮光调节机构、LED光源，LED光源控制器。

所述装置框架包括顶层板21、可折叠短杆22(即连接杆)、连接器，所述顶层板21下端四角各设有连接器用于固定可折叠短杆22上端并调整使用张开角度，所述可折叠短杆22下端从各拍摄高度调节杆3顶端插入，拍摄高度调节杆距其离顶部1.5cm处设有圆形孔31(即螺纹孔)和圆柱形调节底脚螺丝32(即旋紧螺杆)，用于调整可折叠短杆插入拍摄高度调节杆深度，即控制图像采集拍摄高度。

所述拍摄高度调节杆底部设有万向轮33，万向轮配有可摘取式塑料保护壳34，图像采集状态需套上可摘取式塑料保护壳用于固定万向轮。

所述顶层板设有采像口211，所述工业相机配套有弧形采像壳11，所述采像口211上方套有镜头大小调节壳212，所述弧形采像壳211小口一端通过镜头大小调节壳212放入采像口211，所述工业相机镜头从弧形采像壳大口一端插入采像口。

所述顶层板上部距离四角1cm分别设有LED光源控制器一61，LED光源控制器二62，LED光源控制器三63，LED光源控制器四64，金属软管52从顶层板上的圆孔穿入装置内部，四个金属软管另一端分别为LED光源一511，LED光源二512，LED光源三513，LED光源四514。

所述顶层板每边中间距离边0.7mm处设置直径为0.4mm的圆孔，手提吊钩可根据需要扣入任意两边圆孔，便于提携。

所述遮光调节机构包括遮光帘片41、固定杆42、吸铁式下梁杆43，所述装置框架四个侧面上顶部各设有固定杆，固定杆连接遮光帘片，吸铁式下梁杆设在遮光帘片下部，可与可折叠短杆和拍摄高度调节杆相吸，用于调整遮光调节机构下拉长度。

所述装置框架设置连接器23，连接器包括固定在顶层板上的侧板，用于调节可折叠短杆与顶层板所成角度，可调节角度范围为0°～135°。

所述工业相机配有弧形采像壳，弧形彩像壳为普通塑料材质，其小口端直径与镜头外径相等，其与采像口接触面横向设有5条固定环形条纹用于调整工业相机拍摄角度。

在本实施例1中，所述顶层板为木质材质，其长*宽*厚＝90cm*90cm*1cm，在其中心位置及以几何中心为圆心、半径为30cm～40cm的圆环上每隔120°位置分别设有所述采像口设有R＝10cm的圆形采像口，采像口上方套有大小调节壳，可调整采像口大小。

在本实施例1中，所述拍摄高度调节杆距离其顶部1.5cm处设有直径为圆形孔并配有螺丝M8*24mm、底脚29*11mm的圆柱形调节底脚螺丝，调节图像拍摄高度。所述拍摄高度调节杆底部设有直径为48mm的万向轮，万向轮配套可摘取式塑料保护壳，其长*宽*高＝4mm*4mm*60mm。所述遮光帘片展开面为梯形，设置有魔术贴及磁条用于折叠，遮光帘片为全遮光材质，内侧涂有黑色吸光材料。所述工业相机通过数据线连接图像分析设备，实时采集传输沥青路面纹理构造的路表图。

在本实施例1中，利用上述的图像采集装置对沥青路面路表纹理构造采集的使用方法，包括以下步骤：

S101、根据拍摄需要组装装置，将各部分取出，并将折叠状态的可折叠短杆打开。

S102、根据采集高度要求调整，调整可折叠短杆和拍摄高度调节杆。当图像采集高度小于等于40cm时，无需组装拍摄高度调节杆；当采集高度大于40cm时，需组装拍摄高度调节杆，并据实际采集高度需求，通过调整可折叠短杆插入拍摄高度调节杆深度和固定圆柱形调节底脚螺丝进行调节；用可摘取式塑料保护壳套住万向轮。

S103、根据采集角度要求，调整各弧形采像壳倾斜角度后固定在各采像口，根据弧形采像壳倾斜角度调整各可折叠短杆与顶层板所成角度，并修整装置采集高度。

S104、根据采集光照要求，通过调整金属软管位置调整光照角度与高度，通过各LED光源控制器调节LED光源亮度、颜色，通过调整遮光帘片下拉长度调整遮光亮度。

S105、检查装置是否稳定固定，确保稳定后，根据试验要求选择1～4个工业相机，并选择所放置的采像口的位置，将工业相机镜头通过弧形采像壳和镜头大小调节壳插入采像口，调整焦距进行拍摄。

S106、根据实际试验要求，可调整不同图像采集高度、采集角度、光照强度、光照颜色、光照角度、遮光亮度等，进行试验。

S107、选取不同试验路段进行图像采集，可通过手提吊钩和万向轮移动装置。

S108、采集结束后，将工业相机、弧形采像壳取出，拆下拍摄高度调节杆等，将可折叠短杆折叠为初始状态。

S109、根据实际试验要求，工业相机可通过数据线直接连接图像分析设备，实时采集传输沥青路面纹理构造的路表图像；通过MATLAB软件对路表图像进行处理，获取纹理构造的分布特征情况。

实施例2

如图1至图5所示，本实施例2提供一种沥青路面路表纹理构造成像装置，该装置包括工业相机1、装置框架、拍摄高度调节杆3、遮光调节机构、LED光源，LED光源控制器。

其中，所述工业相机有效像素为1200万，配套使用弧形采像壳11，所述装置框架由顶层板21、可折叠短杆22、连接器23、圆孔24构成，所述顶层板一面四角安装有连接器，用于连接可折叠短杆和顶层板并调整两者角度。

所述采像口位于所述顶层板中心位置及几何中心为圆心、半径为35cm的圆环上每隔120°位置分别设有所述采像口211，所述手提吊钩241通过圆孔连接，所述拍摄高度调节杆3包括圆形孔31、圆柱形调节底脚螺丝32、万向轮33和可摘取式塑料保护壳34。

其中，所述圆形孔31和圆柱形调节底脚位于距离所述拍摄高度调节杆3顶端1.5cm处，所述万向轮33位于所述拍摄高度调节杆3底部，所述可摘取式塑料保护壳34套在所述万向轮33外部，所述遮光调节机构由遮光帘片41、固定杆42、吸铁式下梁杆43组装而成，其中所述固定杆42安装在所述装置框架各侧面顶端，所述各LED光源控制器通过所述金属软管52穿过圆孔连接所述各LED光源，其中，LED光源一511、LED光源二512为暖白色光源，LED光源三513、LED光源四514为冷白色光源，光源功率为5～15W。

金属软管52固定在距离顶层板21四角1cm处，金属软管52连接LED光源和LED光源控制器，可任意弯曲金属软管52以调整光照角度、光照高度，金属软管52拉直长度为80cm。

如图2、3所示，顶层板21采用木材质，其中长*宽*厚＝90cm*90cm*1cm，顶层板中心位置及以几何中心为圆心、半径为35cm的圆环上每隔120°位置分别设有所述采像口211，采像口211为R＝10cm的圆，采像口211上方套有镜头大小调节壳212、弧形采像壳11，适用于工业相机不同镜头大小及拍摄角度要求，拍摄角度调整范围为0°～45°，根据需求选择工业相机使用个数及放置位置，在不同角度条件下进行图像采集。

如图3所示，顶层板21四边中间位置设有直径为0.4mm的圆孔24，用于安装手提吊钩，便于携带。

如图4所示，拍摄高度调整杆3距顶端1.5cm处设置圆形孔31、圆柱形调节底脚螺丝32，其中圆形孔31直径为8mm，所述圆柱形调节底脚螺丝32采用螺丝M8*24mm和底脚29*11mm；拍摄高度调整杆3底部安装万向轮33并配套可摘取式塑料保护壳34。

如图5所示，遮光帘片41为全遮光材质，内侧涂有黑色吸光材料，避免外界光干扰，遮光调节机构完全展开为梯形，通过设置魔术贴粘面、毛面以及磁条适用于各种拍摄角度设置遮光对应的遮光要求。

本实施例2中，可折叠短杆22底部插入拍摄高度调节杆3中，通过圆柱形调节底脚螺丝32调整可折叠短杆插入深度，垂直状态下采集高度范围为30cm～100cm。在不同高度下采集的图像，如图6所示。

本实施例2中，为便于装置拼装及满足拍摄角度要求，可折叠短杆22和顶层板21通过连接器23连接，角度调整范围为0°～135°。在不同角度下采集的图像，如图7所示。

利用本实施例2中所述的沥青路面路表纹理构造成像装置的使用方法，具体有以下几个步骤：

S101、根据拍摄需要组装装置，将各部分取出，并将折叠状态的可折叠短杆打开。

S102、根据采集高度要求调整，调整可折叠短杆和拍摄高度调节杆。当图像采集高度小于等于40cm时，无需组装拍摄高度调节杆；当采集高度大于40cm时，需组装拍摄高度调节杆，并据实际采集高度需求，通过调整可折叠短杆插入拍摄高度调节杆深度和固定圆柱形调节底脚螺丝进行调节；用可摘取式塑料保护壳套住万向轮。

S103、根据采集角度要求，调整各弧形采像壳倾斜角度后固定在各采像口，根据弧形采像壳倾斜角度调整各可折叠短杆与顶层板所成角度，并修整装置采集高度。

S104、根据采集光照要求，通过调整金属软管位置调整光照角度与高度，通过各LED光源控制器调节LED光源亮度、颜色，通过调整遮光帘片下拉长度调整遮光亮度。

S105、检查装置是否稳定固定，确保稳定后，根据试验要求选择1～4个工业相机，并选择所放置的采像口的位置，将工业相机镜头通过弧形采像壳和镜头大小调节壳插入采像口，调整焦距进行拍摄。

S106、根据实际试验要求，可调整不同图像采集高度、采集角度、光照强度、光照颜色、光照角度、遮光亮度等，进行试验。

S107、选取不同试验路段进行图像采集，可通过手提吊钩和万向轮移动装置。

S108、采集结束后，将工业相机、弧形采像壳取出，拆下拍摄高度调节杆等，将可折叠短杆折叠为初始状态。

S109、根据实际试验要求，工业相机可通过数据线直接连接图像分析设备，实时采集传输沥青路面纹理构造的路表图像；通过MATLAB软件对路表图像进行处理，获取纹理构造的分布特征情况，如图8所示。

综上所述，本发明实施例所述的沥青路面纹理构造图像采集装置，该沥青路面路表纹理构造成像装置结构设计简单，组装便利，容易实现，且适用性广，可完成道路施工现场、试验室内等不同工作环境条件下的沥青路面纹理构造的路表图采集工作，确保试验的充分性，应用性极强。该沥青路面路表纹理构造成像装置设计精巧，通过拍摄高度调节杆、金属软管、弧形采像壳等设计，可完成不同图像采集高度、图像采集角度、光照角度、光照强度、光照距离、光照颜色等条件下的图像采集任务，操作者易于操作。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。