三维路面破损检测与特征值计算应用系统
发布时间：2020-11-19 01:16
目前,我国主要使用道路检测车检测路面破损状况,但道路检测车采集的路面二维信息数据,无法直观表示出路面的三维破损,更不能准确检测出路面病害位置,且仿真结果难以满足道路质量评估和养护维修管理的精细化要求。随着三维建模技术的快速发展,三维模型的可视化重建在虚拟现实等领域有着广泛的应用。三维模型越精细,越能反映实体模型的特征。为了真实还原出路面病害状况并计算路面破损特征值,本文采用路面三维可视化建模技术,主要对以下四个方面进行了研究:(1)利用四叉树不规则三角网格法重建三维路面,将路面高程数据按不规则三角形连线生成三维路面网格模型,可准确描绘出路面模型特征并真实模拟出路面地形形态。(2)采用基于OpenGL的三维路面动态重构技术,实现了路面漫游、路面滚动显示、路面角度旋转等功能,为用户呈现真实立体的三维路面。(3)采用线性和非线性三维路面晕渲技术,利用颜色色层表RGB值分层对应路面高程值进行颜色渲染,生动有效反映整体路面状况和局部破损状况。(4)采用基于三项式拟合基准面技术对路面每一横断面的高程数据进行拟合,进而得到判断路面病害的理想参考基准面;提出基于BFS连通域标记方法,利用八邻域扫描模板精确标记出路面破损区域。将标记出的区域矩形拟合计算出破损的面积,并将检测出的破损区域高程点集利用切线法计算出破损深度;提出一种基于三维重构的等高线提取微元台累加法计算破损体积。对设计并实现的路面三维破损检测与特征值计算应用系统进行了道路模型验证及现场对比试验后,结果显示系统对模型检测与现场标定检测试验平均误差为4%,破损平均识别率达96%,相比传统的路面三维可视化重构系统,该系统具有良好的准确性和实用性。为道路养护部门进一步制定科学、高效的养护方案提供了重要的技术支撑,同时也推动了道路检测技术的全面发展。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U418.6
【部分图文】：
其技术尚未成熟，工作原理也大不相同。所以一直处于不断探索阶段。（1）第一代基于摄影的路面快速检测设备是法国 LCPC 道路管理部门开发的ERPHO 系统。该系统的数据采集设备使用高速摄像机和 35mm 胶片捕捉道路损坏图，车辆定位系统收集的数据可以再现路面损坏，人工判别路面损坏状况结果并输入数据库[3]。由于该技术实验后期处理工作量大而未得到推广。（2）第二代模拟摄影技术中最闻名的路面多功能快速检测设备是加拿大的ARAN统（如图 1.1 所示）和日本的 Komatsu 系统（如图 1.2 所示）[4]。ARAN 系统检测车可采集路面破损、平滑度、车辙和路面前方数据的一套模块化数据采集平台[5]。与RAN 系统相关的 WiseGrax 路面裂缝自动评估系统的各个功能模块在检测、分类、识别方面相对独立，并且可以实现 85%~90%的道路裂缝识别率。然而，车辙数据源系统的多个位移传感器来检测的，这不仅造价昂贵而且精度难以保证从而未得到推。
Komatsu系统
图 1.2 Komatsu 系统（4）第三代利用数字照相技术的最具有代表性的路面快速检测设备是澳大利亚研制的 Hawkeye2000 系统[7]。该检测设备可通过高速数字断面系统、GPS&DGPS 系统收集公路的信息资料，定位路面实时位置，图像系统采集路面平整度、纹理、车辙、道路景观和路面状况的图像、采集系统可将采集的信息随时随地处理、数据处理系统可建立数据库直接与现有的路面管理系统相连接[8]。但是，由于该设备的线扫描技术尚未发展完备，采集的受损路面图像不清晰而未得到广泛应用。（5）第四代基于线激光车辙检测技术的多功能路面快速检测设备是美国 ICC 公司生产的（如图 1.3 所示)[3]。该系统主要由线激光检测技术的车辙检测系统、CCD 扫描摄像机和红外激光器等装置组合而成。该检测系统采集技术已趋于成熟，但数据后期处理技术需着重改进。尤其是破损图像识别技术，是目前西方国家的主要研究方向。
【参考文献】
本文编号：2889483
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U418.6
【部分图文】：
其技术尚未成熟，工作原理也大不相同。所以一直处于不断探索阶段。（1）第一代基于摄影的路面快速检测设备是法国 LCPC 道路管理部门开发的ERPHO 系统。该系统的数据采集设备使用高速摄像机和 35mm 胶片捕捉道路损坏图，车辆定位系统收集的数据可以再现路面损坏，人工判别路面损坏状况结果并输入数据库[3]。由于该技术实验后期处理工作量大而未得到推广。（2）第二代模拟摄影技术中最闻名的路面多功能快速检测设备是加拿大的ARAN统（如图 1.1 所示）和日本的 Komatsu 系统（如图 1.2 所示）[4]。ARAN 系统检测车可采集路面破损、平滑度、车辙和路面前方数据的一套模块化数据采集平台[5]。与RAN 系统相关的 WiseGrax 路面裂缝自动评估系统的各个功能模块在检测、分类、识别方面相对独立，并且可以实现 85%~90%的道路裂缝识别率。然而，车辙数据源系统的多个位移传感器来检测的，这不仅造价昂贵而且精度难以保证从而未得到推。
Komatsu系统
图 1.2 Komatsu 系统（4）第三代利用数字照相技术的最具有代表性的路面快速检测设备是澳大利亚研制的 Hawkeye2000 系统[7]。该检测设备可通过高速数字断面系统、GPS&DGPS 系统收集公路的信息资料，定位路面实时位置，图像系统采集路面平整度、纹理、车辙、道路景观和路面状况的图像、采集系统可将采集的信息随时随地处理、数据处理系统可建立数据库直接与现有的路面管理系统相连接[8]。但是，由于该设备的线扫描技术尚未发展完备，采集的受损路面图像不清晰而未得到广泛应用。（5）第四代基于线激光车辙检测技术的多功能路面快速检测设备是美国 ICC 公司生产的（如图 1.3 所示)[3]。该系统主要由线激光检测技术的车辙检测系统、CCD 扫描摄像机和红外激光器等装置组合而成。该检测系统采集技术已趋于成熟，但数据后期处理技术需着重改进。尤其是破损图像识别技术，是目前西方国家的主要研究方向。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 戴华东;胡谋法;卢焕章;王阳;;基于连通域标记的目标检测算法设计与实现[J];现代电子技术;2015年20期
2 周恋玲;叶玉堂;刘霖;张静;谢煜;孙强;姚蛟;;基于BFS的多核并行连通区域检测算法[J];光电工程;2011年07期
3 啜二勇;;国内路面自动检测系统研究历程及展望[J];中国高新技术企业;2009年19期
4 张雷;付超;;基于DEM的南京市彩色晕渲地图的研制[J];现代测绘;2009年04期
5 王东浩;关强;;采用拟合基准面法进行路面凹陷自动识别的算法[J];东北林业大学学报;2009年06期
6 卢彦;;地貌晕渲图制作对DEM数据的要求研究[J];科技创新导报;2008年10期
7 宋秋艳;陈学工;;利用DEM制作彩色晕渲图[J];湖南科技学院学报;2007年09期
8 徐容乐;肖田;;DEM彩色晕渲处理后的地形表示[J];江西测绘;2005年S1期
9 侯在惠;等高线图上估算容积体积公式的改进[J];大连轻工业学院学报;2002年01期
10 袁太生;连通域的递归填充算法[J];太原大学学报;2001年02期
本文编号：2889483
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2889483.html
