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申请/专利权人：中用科技有限公司

摘要：本发明公开了一种损毁道路护栏智能检测系统与方法,该系统利用FPGA控制芯片，通过摄像模块将待测护栏的图片输入至FPGA控制芯片中，分别计算出静止RGB数据集和光流数据集，将位移变化转化为电压变化输出，经过脉冲信号调理电路后送入FPGA控制芯片，编码器将以脉冲形式输出护栏形变转动的角度，经调理电路后传入FPGA控制芯片，FPGA控制芯片在对采集到的数据进行处理后，判断图片的位移信号是否超过阈值，并将检测结果显示在液晶显示器上，所采集护栏图片通过ZigBee模块发送至FPGA控制芯片，进行处理，该方法自动化程度高、节约了人工检测的成本、且不论护栏的损坏面积达到多少都可以检测出来，可满足护栏合格性现场快速检测的要求。

主权项：1.一种损毁道路护栏智能检测系统，其特征在于,该系统是一套图像采集与处理系统，系统包括摄像模块，模拟信号调理电路，脉冲信号调理电路，AD转化模块，ZigBee模块及显示模块；该系统利用FPGA控制芯片，通过摄像模块将待测护栏的图片输入至FPGA控制芯片中，分别计算出静止RGB数据集和光流数据集，将位移变化转化为电压变化输出，经过脉冲信号调理电路后送入FPGA控制芯片，编码器将以脉冲形式输出护栏形变转动的角度，经调理电路后传入FPGA控制芯片，FPGA控制芯片在对采集到的数据进行处理后，判断图片的位移信号是否超过阈值，并将检测结果显示在液晶显示器上，所采集护栏图片通过ZigBee模块发送至FPGA控制芯片，进行处理；所述通过摄像模块将待测护栏的图像输入至FPGA控制芯片中，模拟信号通过模拟信号调理电路，经过AD转换模块转换为数字量传入FPGA控制芯片；脉冲信号经过脉冲信号调理电路后送入FPGA控制芯片，FPGA控制芯片将采集的数据经过处理后在OLCD显示模块上显示，并发送至ZigBee模块；所述模拟信号调理电路利用两级放大，先放大、滤波后再放大；利用差动放大电路作为前级放大电路，将压力传感器的输出信号放大20倍后通过低通滤波器滤波，滤除高频干扰后，进入二级放大电路放大20倍，最终信号在0-5V范围内输出，消除共模信号的干扰；所述编码器利用额定电压为DC5V的360度旋转的编码器，输出为TTL脉冲信号，信号经74ls138芯片整形后传送至FPGA控制芯片；所述OLCD显示模块利用的是1.3寸的IICSPI液晶串口显示器；所述摄像模块利用HF899USB工业高清摄像头进行135度广角与畸变1080P拍摄；FPGA控制芯片软件设计方面，对图片和压力参数的输入及模拟信号和脉冲信号的采集和处理，模拟信号通过FPGAEP4CE6F17C8N自带的AD转换器转换后得到其对应数字量；脉冲信号通过触发FPGA控制芯片外部中断进行计数，经过计算和处理，进行合格性判断后，将数据显示在OLCD上，并通过串口传送至ZigBee模块；该系统通过一种损毁道路护栏智能检测方法实现，包括：静态输入，静态输出，输入是一组连续的护栏图片，输出包含护栏损坏和非护栏损坏两种类型，算法包含以下步骤：步骤S1：输入护栏图片，分别制作护栏图片的静止RGB数据集和光流数据集；步骤S2：利用空间特征增强网络，卷积静止RGB数据集，分离出护栏图片的空间维度特征；步骤S3：卷积光流数据集，从相邻的图片中提取光流信息作为输入，从而分离护栏图片的时间特征；步骤S4：将分离出空间维度特征的输出与分离出时间特征的输出进行融合；步骤S5：利用光流法判断护栏的位移程度，位移程度超过20％，则护栏损坏；通过计算摄像模块拍摄护栏的图片与完好护栏图片每个像素点经过时间△t后的位移，判断护栏的位移程度，图像的约束方程如式所示：Ai，j，k，t＝Ai+Δi，j+Δj，k+Δk，t+Δt,Ai，j，k，t表示在t时刻i，j，k位置的像素；所述空间特征增强网络，利用AlexNet的双卷积神经网络结构，对Vt时刻的护栏图片利用卷积神经网络卷积之后，得到空间特征输出Bt，对Vt-1时刻的护栏图片进行卷积神经网络卷积之后，得到空间特征输出Bt-1；Bt＝c1，…，cdT， CD是卷积神经网络全连接层的输出特征，Bt-1的计算如下：Bt-1＝m1，…，mdT， 用Vt时刻的空间特征减去Vt-1时刻的空间特征，即得到了2张图片的不同空间特征，去除背景干扰；O′t＝ReluBt-Bt-1；所述将分离出空间维度特征的输出与分离出时间特征的输出进行融合，对2张图片Vt-1，Vt，通过光流法将2张图片转为光流图片Vt′，然后将光流图片Vt′的卷积结果Bt′与空间特征增强网络的输出结果Ot进行融合，其中：BO′t＝ConcatB′t+Ot，RGB数据集和光流数据集有着对应关系，光流数据集由RGB数据集前后帧计算而来。

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