本發(fā)明涉及基于道路檢測(cè)，具體涉及一種自適應(yīng)斜坡道路的車載式標(biāo)志逆反射系數(shù)檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、交通標(biāo)志牌逆反射系數(shù)是衡量交通標(biāo)志牌安全性能、識(shí)讀性能的關(guān)鍵評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。道路交通標(biāo)志的有效識(shí)讀距離是有限的，因此，標(biāo)志表面的逆反射材料的逆反射能力越強(qiáng)，更能提高標(biāo)志亮度，優(yōu)化標(biāo)志認(rèn)識(shí)，改善視距。

2、在一般的車載式標(biāo)志逆反射系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)中，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)處于部分特殊道路場(chǎng)景時(shí)，受限于外部物理?xiàng)l件，導(dǎo)致檢測(cè)效果欠佳。例如，一般的車載式實(shí)現(xiàn)方式中上方標(biāo)志檢測(cè)模組是按照固定的角度安裝光源和相機(jī)，當(dāng)檢測(cè)車行駛于坡度較大的陡坡時(shí)(包括上坡和下坡)，光源的光軸無法與標(biāo)志牌的逆反射體軸形成交點(diǎn)，甚至有可能會(huì)偏離出標(biāo)志牌，導(dǎo)致光源的光斑區(qū)域無法有效照射到標(biāo)志牌上或?qū)е孪鄼C(jī)無法拍攝到標(biāo)志牌的有效檢測(cè)區(qū)域，無法滿足對(duì)標(biāo)志牌進(jìn)行有效測(cè)量的條件，從而可能造成對(duì)標(biāo)志牌的錯(cuò)誤測(cè)量或?qū)е聦?duì)標(biāo)志牌的漏檢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)斜坡道路的車載式標(biāo)志逆反射系數(shù)檢測(cè)方法及系統(tǒng)，當(dāng)車輛行駛于道路不平整、道路傾角大的復(fù)雜路況時(shí)，檢測(cè)條件受限時(shí)，根據(jù)傾角傳感器計(jì)算道路傾角，并在車輛行駛過程中實(shí)時(shí)調(diào)整檢測(cè)模組的光源光軸的入射角，從而不影響檢測(cè)模組的檢測(cè)精度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供以下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種自適應(yīng)斜坡道路的車載式標(biāo)志逆反射系數(shù)檢測(cè)方法，分別初始化安裝于檢測(cè)車頂部的傾角傳感器、檢測(cè)模組與道路的水平夾角，當(dāng)檢測(cè)車在待檢測(cè)區(qū)域的道路上行駛過程中，包括以下步驟：

4、s1、當(dāng)待檢測(cè)區(qū)域中的待檢測(cè)標(biāo)志牌與檢測(cè)車的相對(duì)距離滿足預(yù)設(shè)拍攝距離時(shí)，獲取傾角傳感器實(shí)時(shí)采集的檢測(cè)車在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)行駛過程中各時(shí)刻下的道路傾角信息；

5、s2、根據(jù)各時(shí)刻下的道路傾角信息，求解在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的道路傾角；

6、s3、根據(jù)道路傾角計(jì)算檢測(cè)模組的補(bǔ)償角，根據(jù)補(bǔ)償角控制電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)將檢測(cè)模組的入射角實(shí)時(shí)調(diào)整為目標(biāo)入射角，得到補(bǔ)償后的檢測(cè)模組；

7、s4、利用補(bǔ)償后的檢測(cè)模組對(duì)待檢測(cè)交通標(biāo)志牌進(jìn)行拍照，得到待識(shí)別標(biāo)志牌圖像；

8、s5、對(duì)待識(shí)別標(biāo)志牌圖像識(shí)別處理，得到待檢測(cè)交通標(biāo)志牌對(duì)應(yīng)的逆反射亮度系數(shù)。

9、在一些具體實(shí)施方案中，初始化傾角傳感器、檢測(cè)模組與道路的水平夾角的過程為：

10、在檢測(cè)車靜止?fàn)顟B(tài)下，將檢測(cè)車上水平安裝的傾角傳感器的安裝角度調(diào)整為與道路平行，同時(shí)將入射角調(diào)整為目標(biāo)入射角，所述入射角為檢測(cè)車頂部檢測(cè)模組的光源光軸與道路上方待檢測(cè)交通標(biāo)志牌與道路平行的逆反射體軸之間的夾角。

11、在一些具體實(shí)施方案中，道路傾角信息包括俯仰角測(cè)量值，步驟s2的具體過程包括：

12、s21、設(shè)置道路傾角信息的取樣周期，將每次取樣周期內(nèi)采集到的n個(gè)俯仰角測(cè)量值存儲(chǔ)到一個(gè)采集數(shù)據(jù)集合中，記為x?(x1，…，xn);

13、s22、使用一階濾波器對(duì)采集數(shù)據(jù)集合中的各個(gè)俯仰角測(cè)量值進(jìn)行一次濾波處理，得到n個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)；

14、s23、利用學(xué)生化殘差對(duì)n個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)再次進(jìn)行篩選，去除偏差過大的異常值后將剩下數(shù)據(jù)求平均值，得到道路傾角的最優(yōu)估計(jì)值，將道路傾角的最優(yōu)估計(jì)值作為檢測(cè)車在當(dāng)前待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的道路傾角。

15、在一些具體實(shí)施方案中，步驟s22中一次濾波處理的具體過程為：

16、將采集數(shù)據(jù)集合中的俯仰角測(cè)量值按照采集時(shí)刻依次輸入一階濾波器中進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理過程為將當(dāng)前采集時(shí)刻的俯仰角測(cè)量值和上一采集時(shí)刻經(jīng)過一階濾波器濾波后輸出的濾波輸出值進(jìn)行加權(quán)，得到當(dāng)前采集時(shí)刻的濾波輸出值，將各采集時(shí)刻的濾波輸出值作為預(yù)處理數(shù)據(jù)；

17、一階濾波器的計(jì)算方法為：

18、

19、其中，α表示濾波系數(shù)，表示當(dāng)前采集時(shí)刻的俯仰角測(cè)量值，表示上一采集時(shí)刻的濾波輸出值，表示當(dāng)前采集時(shí)刻的濾波輸出值。

20、在一些具體實(shí)施方案中，步驟s23的具體過程為：

21、s231、計(jì)算n個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)的平均值及每個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的殘差；

22、s232、根據(jù)每個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)的殘差，計(jì)算n個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；

23、s233、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差和每個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)的殘差，計(jì)算每個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的學(xué)生化殘差；

24、s234、遍歷n個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)，分別判斷每個(gè)預(yù)處理數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的學(xué)生化殘差是否超過預(yù)設(shè)閾值，若是，則將該預(yù)處理數(shù)據(jù)去除，若否則另存到道路傾角數(shù)據(jù)集中；

25、s235、對(duì)道路傾角數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)求平均值，得到道路傾角的最優(yōu)估計(jì)值。

26、在一些具體實(shí)施方案中，電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于帶動(dòng)光源光軸移動(dòng)，步驟s3的具體過程為：

27、s31、根據(jù)補(bǔ)償角與目標(biāo)入射角之和，得到檢測(cè)模組的光源光軸與水平面的實(shí)際夾角；

28、s32、將實(shí)際夾角和目標(biāo)入射角輸入到建立的電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)行進(jìn)距離與道路傾角之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算得到電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)移動(dòng)距離a；

29、s33、根據(jù)道路傾角判斷檢測(cè)車行駛的坡道方向，根據(jù)坡道方向和移動(dòng)距離a，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)整光源光軸的入射角為目標(biāo)入射角。

30、在一些具體實(shí)施方案中，電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括帶絲桿的步進(jìn)電機(jī)，以及隨著絲桿運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)光源光軸移動(dòng)的滑塊，步驟s32中運(yùn)動(dòng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型為：

31、

32、其中，l表示安裝方向與光源光軸平行的光源安裝板長度，ω表示實(shí)際夾角，β表示目標(biāo)入射角，表示滑塊截面的最小銳角。

33、在一些具體實(shí)施方案中，步驟s33中，根據(jù)道路傾角判斷檢測(cè)車行駛的坡道方向的過程為：

34、當(dāng)?shù)缆穬A角為正值時(shí)，坡道方向?yàn)樯掀?，?dāng)?shù)缆穬A角為負(fù)值時(shí)，坡道方向?yàn)橄缕拢?dāng)檢測(cè)車行駛于上坡時(shí)，絲桿帶動(dòng)滑塊朝檢測(cè)車行駛方向向前移動(dòng)距離a，當(dāng)檢測(cè)車行駛于下坡時(shí)，絲桿帶動(dòng)滑塊朝背向檢測(cè)車行駛方向向后移動(dòng)距離a。

35、第二方面，本技術(shù)提供一種自適應(yīng)斜坡道路的車載式標(biāo)志逆反射系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，包括分別與控制模組通信連接的觀測(cè)模組、檢測(cè)模組、傾角傳感器以及用于調(diào)節(jié)檢測(cè)模組的入射角的電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，其中，

36、觀測(cè)模組包括相機(jī)和雷達(dá)，相機(jī)和雷達(dá)的光軸平行于檢測(cè)車的長度方向安裝于檢測(cè)車頂用于拍攝待檢測(cè)區(qū)域圖像；

37、檢測(cè)模組包括檢測(cè)相機(jī)、照明用的光源以及用于固定檢測(cè)相機(jī)和光源的安裝支架，將光源的光軸與待檢測(cè)交通標(biāo)志牌的逆反射體軸之間的夾角調(diào)整為目標(biāo)入射角；

38、傾角傳感器水平安裝于檢測(cè)車頂部，用于測(cè)量檢測(cè)車行駛道路上時(shí)在任意時(shí)刻的道路傾角信息；

39、電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)安裝于檢測(cè)車頂部行李架上并與安裝支架活動(dòng)連接，用于受控制模組的控制帶動(dòng)安裝支架運(yùn)動(dòng)，使光源的光軸能與待檢測(cè)交通標(biāo)志牌的逆反射體軸之間的入射角保持不變；

40、控制模組用于執(zhí)行第一方面所述的一種自適應(yīng)斜坡道路的車載式標(biāo)志逆反射系數(shù)檢測(cè)方法。

41、在一些具體實(shí)施方案中，電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括帶絲桿和編碼器的步進(jìn)電機(jī)，檢測(cè)車頂部固定絲桿導(dǎo)軌，絲桿導(dǎo)軌上安裝有楔形滑塊，楔形滑塊的截面是銳角為σ的等腰直角三角形，絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)楔形滑塊沿絲桿導(dǎo)軌往復(fù)移動(dòng)，楔形滑塊通過軸承與安裝支架一端相連，進(jìn)而抬升或降低光源光軸的入射角。

42、本技術(shù)的發(fā)明構(gòu)思為：

43、當(dāng)車輛行駛在道路不平整、道路傾角大的復(fù)雜路況時(shí)，很可能導(dǎo)致檢測(cè)模組的光源光軸無法與交通標(biāo)志牌的逆反射體軸形成交點(diǎn)，甚至偏離出標(biāo)志牌，從而無法滿足對(duì)標(biāo)志牌的有效拍攝，影響標(biāo)志牌的逆反射系數(shù)的檢測(cè)。因此在使用車載式逆反射系數(shù)檢測(cè)時(shí)要求當(dāng)檢測(cè)車行駛于直線道路上，行駛到拍攝點(diǎn)時(shí)，檢測(cè)車上方的檢測(cè)模組的光源光軸和標(biāo)志牌的逆反射體軸之間的夾角必須成特定角度，此夾角稱為入射角β，并且入射角需要保持不變，β絕對(duì)值為4度。而觀測(cè)角α(光源光軸與相機(jī)光軸間的夾角)在安裝時(shí)由光源和相機(jī)間的安裝夾角確定，觀測(cè)角為0.2度。

44、因此，本技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)入射角保持不變，滿足檢測(cè)模組的檢測(cè)要求，當(dāng)檢測(cè)車行駛于待檢測(cè)道路上時(shí)，由傾角傳感器計(jì)算出檢測(cè)車當(dāng)前行駛道路坡度的道路傾角，若道路傾角超過設(shè)定閾值，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)抬升上方檢測(cè)模組補(bǔ)償相應(yīng)的傾角，使光源的光軸始終能和標(biāo)志牌的逆反射體軸存在交點(diǎn)，且他們間構(gòu)成的入射角β的絕對(duì)值始終保持4度。

45、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果：

46、本發(fā)明考慮到檢測(cè)車在行駛過程中道路坡度會(huì)經(jīng)常變化而導(dǎo)致標(biāo)志逆反射系數(shù)測(cè)量的條件不一致，基于傾角傳感器對(duì)道路傾角的測(cè)量，能實(shí)時(shí)調(diào)整檢測(cè)模組與標(biāo)志牌逆反射體軸間的角度，保證拍攝條件的一致性，減小對(duì)標(biāo)志牌的錯(cuò)誤檢測(cè)和漏檢，提升了對(duì)標(biāo)志檢測(cè)的全面性和對(duì)不同復(fù)雜工況的適應(yīng)性；針對(duì)檢測(cè)車在道路不平整、道路傾角大的復(fù)雜路況下仍能保持檢測(cè)的有效性與準(zhǔn)確性。

47、本發(fā)明適應(yīng)高車速、大斜坡，測(cè)量頻率高，調(diào)節(jié)速度快，實(shí)時(shí)性好，適應(yīng)連續(xù)坡段。且在檢測(cè)過程中實(shí)時(shí)調(diào)整入射角，無需減速或停車，不影響檢測(cè)。提出利用一階低通濾波器和學(xué)生化殘差進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，有效避免測(cè)量偏差與跳變錯(cuò)誤。