基于kinect的坑槽修补检测系统研究

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1、分类号:TH1210710-2015125115硕士学位论文基于Kinect的坑槽修补检测系统研究常丽园导师姓名职称胡永彪教授申请学位类别工学硕士学科专业名称工程机械论文提交日期2018年6月2日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学ResearchonPotholeRepairDetectionSystemBasedonKinectAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChangLiyuanSupervisor：Prof.HuYongbiao

2、Chang’anUniversity,Xi’an,China摘要目前针对沥青路面坑槽修补的各种方法智能化程度较低，而其中喷补技术在智能化方面有较大的发展提升空间。因此结合喷补技术建立了智能化坑槽修补综合研究试验台。此试验台的研究范围包括基于机器视觉的坑槽三维建模及修补过程检测系统，基于自动化控制的轨迹修补系统和修补工艺及参数优化系统。本文的研究主要围绕坑槽的三维建模及修补过程检测系统展开。首先，论文论述了Kinect相机的深度测距原理与相机坐标系之间的转换关系，使用张正友标定方法及Matlab标定工具箱完成了

3、相机参数标定。其次，利用Kinect相机采集坑槽深度图像，对坑槽深度图像出现的噪声及黑色孔洞等问题采用滤波及零像素替代法进行修复处理，而后利用采集到的其他深度图像对此处理效果进行验证，验证结果表明此图像修复方法效果良好。然后，为了更准确的完成建模，将之前修复的图像利用增强对比度等一系列步骤进行分割，得到可以将坑槽与背景区分开的二值化掩膜图像。为了完成实际坐标系下的坑槽图像建模，确立了坑槽三维坐标的计算方法。随后在Matlab中利用坑槽三维点坐标建立了坑槽的三维可视化模型。为了掌握坑槽的参数化信息，计算得到了坑

4、槽体积、表面积等参数。还通过实际测量与软件计算得到的参数进行对比，分析了重建坑槽模型的参数精度。最后，在实验平台上进行了坑槽修补试验，在修补过程中采集了时间序列深度图像。通过Matlab图形用户界面设计了图像与参数更新显示的可视化界面，此界面可以读取坑槽修补过程的图像序列并计算体积等各个参数信息。界面对图像的处理速度为每秒三幅。关键词：智能化坑槽修补，深度图像，三维重建iAbstractAtpresent,thevariousmethodsofrepairingthepotholeofasphaltpavem

5、entareinlowintelligence;whereasthespraytechnologyhashugedevelopspaceinintelligencearea.Therefore,anintegratedresearchtestbenchisestablishedbycombiningthespraytechnology.Theresearchscopeofthistestbenchincludesthe3dmodelingandrepairprocessdetectionsystembased

6、onthevision,thetrajectoryrepairsystembasedonautomationcontrolandtherepairprocessandparameteroptimizationsystem.Theresearchofthispapermainlyfocusesonthe3dmodelingandrepairprocessdetectionsystem.Firstofall,therangingprincipalofKinectcameraandtheconversionrela

7、tionshipbetweenthesecoordinatesystemsisintroduced;thecalibrationofcameraparameterswascompletedbyusingzhangzhengyoucalibrationmethodandMatlabcalibrationtoolbox.Secondly,usingtheKinecttocollectpotholedepthimage,thenoiseandblackholeproblemswasdealwithfiltering

8、andzeropixelreplacingmethod.Then,multipleimageswasusedtotesttheinpaintingeffect.Theverificationresultsshowthattheeffectofimagerestorationmethodisgood.Then,inordertocompletethemodelingmoreaccurately,the