目前,我國主要使用道路檢測車檢測路面破損狀況,但道路檢測車采集的路面二維信息數(shù)據(jù),無法直觀表示出路面的三維破損,更不能準(zhǔn)確檢測出路面病害位置,且仿真結(jié)果難以滿足道路質(zhì)量評估和養(yǎng)護(hù)維修管理的精細(xì)化要求。隨著三維建模技術(shù)的快速發(fā)展,三維模型的可視化重建在虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。三維模型越精細(xì),越能反映實(shí)體模型的特征。為了真實(shí)還原出路面病害狀況并計(jì)算路面破損特征值,本文采用路面三維可視化建模技術(shù),主要對以下四個方面進(jìn)行了研究:(1)利用四叉樹不規(guī)則三角網(wǎng)格法重建三維路面,將路面高程數(shù)據(jù)按不規(guī)則三角形連線生成三維路面網(wǎng)格模型,可準(zhǔn)確描繪出路面模型特征并真實(shí)模擬出路面地形形態(tài)。(2)采用基于OpenGL的三維路面動態(tài)重構(gòu)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了路面漫游、路面滾動顯示、路面角度旋轉(zhuǎn)等功能,為用戶呈現(xiàn)真實(shí)立體的三維路面。(3)采用線性和非線性三維路面暈渲技術(shù),利用顏色色層表RGB值分層對應(yīng)路面高程值進(jìn)行顏色渲染,生動有效反映整體路面狀況和局部破損狀況。(4)采用基于三項(xiàng)式擬合基準(zhǔn)面技術(shù)對路面每一橫斷面的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,進(jìn)而得到判斷路面病害的理想?yún)⒖蓟鶞?zhǔn)面;提出基于BFS連通域標(biāo)記方法,利用八鄰域掃描模板精確標(biāo)記出路面破損區(qū)域。將標(biāo)記出的區(qū)域矩形擬合計(jì)算出破損的面積,并將檢測出的破損區(qū)域高程點(diǎn)集利用切線法計(jì)算出破損深度;提出一種基于三維重構(gòu)的等高線提取微元臺累加法計(jì)算破損體積。對設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的路面三維破損檢測與特征值計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了道路模型驗(yàn)證及現(xiàn)場對比試驗(yàn)后,結(jié)果顯示系統(tǒng)對模型檢測與現(xiàn)場標(biāo)定檢測試驗(yàn)平均誤差為4%,破損平均識別率達(dá)96%,相比傳統(tǒng)的路面三維可視化重構(gòu)系統(tǒng),該系統(tǒng)具有良好的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。為道路養(yǎng)護(hù)部門進(jìn)一步制定科學(xué)、高效的養(yǎng)護(hù)方案提供了重要的技術(shù)支撐,同時也推動了道路檢測技術(shù)的全面發(fā)展。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U418.6
【部分圖文】：

其技術(shù)尚未成熟，工作原理也大不相同。所以一直處于不斷探索階段。（1）第一代基于攝影的路面快速檢測設(shè)備是法國 LCPC 道路管理部門開發(fā)的ERPHO 系統(tǒng)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用高速攝像機(jī)和 35mm 膠片捕捉道路損壞圖，車輛定位系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)可以再現(xiàn)路面損壞，人工判別路面損壞狀況結(jié)果并輸入數(shù)據(jù)庫[3]。由于該技術(shù)實(shí)驗(yàn)后期處理工作量大而未得到推廣。（2）第二代模擬攝影技術(shù)中最聞名的路面多功能快速檢測設(shè)備是加拿大的ARAN統(tǒng)（如圖 1.1 所示）和日本的 Komatsu 系統(tǒng)（如圖 1.2 所示）[4]。ARAN 系統(tǒng)檢測車可采集路面破損、平滑度、車轍和路面前方數(shù)據(jù)的一套模塊化數(shù)據(jù)采集平臺[5]。與RAN 系統(tǒng)相關(guān)的 WiseGrax 路面裂縫自動評估系統(tǒng)的各個功能模塊在檢測、分類、識別方面相對獨(dú)立，并且可以實(shí)現(xiàn) 85%~90%的道路裂縫識別率。然而，車轍數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的多個位移傳感器來檢測的，這不僅造價昂貴而且精度難以保證從而未得到推。

Komatsu系統(tǒng)

圖 1.2 Komatsu 系統(tǒng)（4）第三代利用數(shù)字照相技術(shù)的最具有代表性的路面快速檢測設(shè)備是澳大利亞研制的 Hawkeye2000 系統(tǒng)[7]。該檢測設(shè)備可通過高速數(shù)字?jǐn)嗝嫦到y(tǒng)、GPS&DGPS 系統(tǒng)收集公路的信息資料，定位路面實(shí)時位置，圖像系統(tǒng)采集路面平整度、紋理、車轍、道路景觀和路面狀況的圖像、采集系統(tǒng)可將采集的信息隨時隨地處理、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可建立數(shù)據(jù)庫直接與現(xiàn)有的路面管理系統(tǒng)相連接[8]。但是，由于該設(shè)備的線掃描技術(shù)尚未發(fā)展完備，采集的受損路面圖像不清晰而未得到廣泛應(yīng)用。（5）第四代基于線激光車轍檢測技術(shù)的多功能路面快速檢測設(shè)備是美國 ICC 公司生產(chǎn)的（如圖 1.3 所示)[3]。該系統(tǒng)主要由線激光檢測技術(shù)的車轍檢測系統(tǒng)、CCD 掃描攝像機(jī)和紅外激光器等裝置組合而成。該檢測系統(tǒng)采集技術(shù)已趨于成熟，但數(shù)據(jù)后期處理技術(shù)需著重改進(jìn)。尤其是破損圖像識別技術(shù)，是目前西方國家的主要研究方向。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2889483