申请/专利权人：重庆交通大学

申请日：2024-04-09

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118230246A

主分类号：G06V20/52

分类号：G06V20/52;G06V20/40;G06V10/82;G06N3/0455;G06N3/0464;G06N3/082;G06V10/94

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明涉及一种基于视频图像的道路路面积水区域检测系统及方法，属于道路积水检测领域。该系统包括积水区域检测系统、控制模块、相机模块、通信模块、电子水尺、程序调试接口、存储模块、显示屏和供电模块；所述控制模块分别与相机模块、通信模块、电子水尺、程序调试接口、存储模块、显示屏和供电模块信号连接；本发明可对道路路面积水区域进行精确识别出积水面积及深度。

主权项：1.基于视频图像的道路路面积水区域检测系统，其特征在于：该系统包括积水区域检测系统、控制模块、相机模块、通信模块、电子水尺、程序调试接口、存储模块、显示屏和供电模块；所述控制模块分别与相机模块、通信模块、电子水尺、程序调试接口、存储模块、显示屏和供电模块信号连接；所述积水区域检测系统内置在控制模块内；所述积水区域检测系统用Unet网络为基准网络对积水区域进行识别；在Unet网络中加入边缘注意力模块，识别出积水区域的边界；边缘注意力模块以边缘特征和语义特征作为输入，共同经过一个通道注意力模块产生权重α，并通过逐元素相乘和相加作将输入特性与α相融合，计算过程表示为：α＝SigmoidCBRConcatAvgFi,MaxFi,AvgFe,MaxFe1Fout＝Fi·α+Fe·1-α2其中，Fi表示输入的语义特征，Fe表示边缘特征，CBR包含卷积、批归一化和Relu激活函数，Avg表示平均池化，Max表示最大池化，Sigmoid表示激活函数，Concat表示输入图像像素相加的和，Fout表示图像经过网络后输出的语义特征；使用相机的俯角和陀螺仪的相关信息来确定积水区域在图像中的位置，计算道路积水区域的面积，具体计算方法为：将相机坐标系转换为世界坐标系： 其中，R为3*3的旋转矩阵，T为3*1的平移矢量，xc,yc,zc为相机坐标系的齐次坐标，xw,yw,zw为世界坐标系的齐次坐标；将像素坐标系转换为图像坐标系： 其中，dx和dy分别为像素x,y轴尺寸；u0和v0分别为图像中心的x,y轴坐标； 其中，x、y分别为像素在x、y轴方向上的物理尺寸，u,v为图像原点的坐标；将相机坐标系转换为图像坐标系：根据三角形的相似性得：ΔABOc～ΔoCOcΔPBOc～ΔpCOc 其中，ABOc、oCOc、PBOc、pCOc为三角形表现的内角，Zc为比例因子，Zc不为0，f为摄像机的焦距，即光心到图像平面的距离，xc,yc,zc是空间点在相机坐标系中的齐次坐标，x,y是像点在图像坐标系中的齐次坐标；将世界坐标系转换为像素坐标系： 其中，f为摄像机的焦距，单位是mm；R为3*3的旋转矩阵，T为3*1的平移矢量，Xw,Yw,Zw为世界坐标系的齐次坐标，u,v为图像原点的坐标，fx＝fdx,fy＝fdy,分别称为x轴和y轴上的归一化焦距；根据式6求得积水在世界坐标系中的坐标，读取积水轮廓上各个点的x、y坐标，并转换为顶点Zp，p＝1,2,3,…,n，一共有n个点；水体的轮廓是顶点为Zp的任意多边形，顶点坐标按逆时针方向排列，分别为x1,y1,x2,y2,…,xn,yn；积水区近似为不规则多边形，面积计算公式为： 其中，xi,yi为积水区域从1-n-1中随机点的坐标，xn,yn为积水区域边界最后一个点的坐标。

全文数据：

权利要求：

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