三维激光成像技术在路面刻槽及坑槽检测的应用研究

发布时间：2024-12-21 20:36

　　随着我国道路建设的不断发展,路面养护与管理任务日益艰巨。现有道路主要采用水泥混凝土路面和沥青路面,路面的刻槽纹理及形变病害,都直接影响行车安全与舒适性。然而,目前国内外对于路面的检测方法主要采用二维图像检测,无法获取路面的宏观纹理信息及形变信息。本文针对传统检测手段的不足,对三维激光成像技术进行了深入的研究,并针对路面刻槽及坑槽检测应用开发算法,研发了一套基于三维激光成像技术的路面三维检测系统,将其用于水泥路面刻槽纹理和沥青路面坑槽检测的应用,具体内容包括:(1)采用物理标定块实现系统参数的标定,快速准确实现系统标定;(2)研究光条图像的处理方法,提出改进灰度重心模型提取激光条纹中心,实现亚像素级别光条中心提取,并且分析不同环境和路面特征对中心提取的影响,提高光条中心提取鲁棒性;(3)创建二维灰度图像和三维深度图像,利用OpenGL重构路面三维图像,同步展示与保存多维度路面资产数据;(4)结合相关标准和实际应用的需求,针对系统采集的路面三维数据,开发混凝土路面刻槽尺寸和沥青路面坑槽检测指标的提取算法,通过模拟实验对算法的可靠性和准确性进行验证。其中,对于路面刻槽尺寸参数提取,各参数中组内...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 研究现状评述
    1.3 主要研究内容
    1.4 特色与创新
    1.5 研究技术路线
2 三维线扫激光系统搭建
    2.1 激光三角法原理
        2.1.1 斜入射式激光三角法
        2.1.2 垂直入射式激光三角法
    2.2 系统组成设计
        2.2.1 硬件组成
        2.2.2 软件组成
    2.3 系统参数及数据精度
    2.4 本章小结
3 基于线扫激光的三维重构技术
    3.1 三维激光系统标定
    3.2 光条数据采集及预处理
        3.2.1 图像数据采集
        3.2.2 图像预处理
    3.3 亚像素中心提取算法
        3.3.1 灰度重心法
        3.3.2 高斯拟合法
        3.3.3 本文方法
        3.3.4 亚像素中心提取验证
    3.4 线扫激光成像技术
        3.4.1 二维图像创建
        3.4.2 三维路面重构
    3.5 本章小结
4 基于三维激光点云数据的路面刻槽及坑槽检测算法开发
    4.1 数据预处理
        4.1.1 基于像素级的图像数据校正
        4.1.2 断面倾斜坡度校正
        4.1.3 双滤波器平滑
    4.2 刻槽三维尺寸参数提取
        4.2.1 滑动窗口双阈值处理
        4.2.2 双向遍历刻槽提取
    4.3 坑槽三维形态参数提取
        4.3.1 凹槽区域检测
        4.3.2 形态学腐蚀膨胀操作
        4.3.3 基于Canny算子的坑槽边缘检测
        4.3.4 坑槽参数计算
    4.4 本章小节
5 算法验证和检测应用实例
    5.1 路面三维检测算法验证实验
        5.1.1 模型制作
        5.1.2 数据获取
        5.1.3 验证结果分析
    5.2 检测应用实例
        5.2.1 实验路段数据采集
        5.2.2 刻槽参数计算
        5.2.3 坑槽参数提取
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 A
附录 B
附录 C
附录 D
攻读学位期间的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：4018869