碎石、泥沙等雜物。
[0068] 2、路面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理
[0069] 采用局部加權(quán)回歸散點(diǎn)平滑法的方法對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，以削弱或消 除高頻噪聲對(duì)路面識(shí)別準(zhǔn)確性的影響，使激光數(shù)據(jù)能夠更加真實(shí)地反映路面凸凹狀況及宏 觀特征。
[0070] 3、路面橫斷面特征指標(biāo)提取
[0071] 為了有效識(shí)別瀝青路面松散的特征，基于平滑處理后的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立基準(zhǔn) 路面和松散路面的橫斷面形態(tài)，分析兩種橫斷面的深度變化以及凸凹狀況特征，提取平滑 后松散路面的橫斷面的平均斷面深度h、相鄰峰-峰間距pw、峰-谷差值rvd。
[0072] 其中，平均斷面深度指橫斷面上所有激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的高程的平均值；相鄰峰-峰間 距指橫斷面上兩個(gè)相鄰波峰之間的橫向間距；峰-谷差值指相鄰波峰與波谷之間的高程 差。
[0073] 4、橫斷面分割
[0074] 將每個(gè)路面橫斷面平均分割為10個(gè)等間距的分割段。假設(shè)一個(gè)橫斷面包含的激 光點(diǎn)數(shù)量為N，則分割后每個(gè)分割段所包含的激光點(diǎn)數(shù)量為N/10。
[0075] 5、計(jì)算橫斷面特征參數(shù)
[0076] 計(jì)算每個(gè)橫斷面分割段的平均斷面深度、相鄰峰-峰間距中值、峰-谷差值中值， 如果各參數(shù)的計(jì)算方法如下：
[0077] 橫斷面分割段的平均斷面深度f :
[0079] 式中，V為分割段中所包含的激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)量，Zi為分割段中第i個(gè)激光點(diǎn)數(shù)據(jù) 的高程值。
[0080] 橫斷面分割段的相鄰峰-峰間距中值^ :
[0082] 式中，m為分割段橫斷面中波峰的數(shù)量，Xpi為第i個(gè)波峰的橫坐標(biāo)，median表示 取中值。
[0083] 橫斷面分割段的峰-谷差值中值;
[0085] 式中，t為分割段橫斷面中峰值的數(shù)量（波峰和波谷統(tǒng)稱為峰值），Zfi為第i個(gè) 峰值的高程值，，median表示取中值。
[0086] 6、松散斷面識(shí)別
[0087] 根據(jù)每個(gè)路面橫斷面中分割段的特征參數(shù)計(jì)算結(jié)果，逐個(gè)判斷每個(gè)路面橫斷面是 否為松散斷面，具體判定方法如下：
[0088] 1)計(jì)算基準(zhǔn)路面橫斷面的平均斷面深度tv相鄰峰-峰間距中值PWtl，峰-谷差值 中值rvd。。
[0089] 2)將每個(gè)分割段的平均斷面深度、相鄰峰-峰間距中值、峰-谷差值中值與基準(zhǔn)路 面橫斷面的對(duì)應(yīng)特征參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果不等式組成立，則判定該分割段為松散特征分 割段。
[0091] 式中，hy pWij，rvdi^別為第i個(gè)橫斷面的第j個(gè)分割段的平均斷面深度、相鄰 峰-谷差值中值、峰-谷差值中值。
[0092] 3)若第i個(gè)橫斷面中有連續(xù)不低于2個(gè)分割段為松散特征分割段，則該橫斷面為 松散斷面。
[0093] 7、松散斷面參數(shù)計(jì)算
[0094] 根據(jù)松散斷面識(shí)別結(jié)果及橫斷面特征參數(shù)計(jì)算結(jié)果，計(jì)算各松散斷面的寬度及深 度。松散斷面的寬度指松散斷面中連續(xù)松散分割段區(qū)域的寬度，深度指松散斷面中連續(xù)松 散分割段區(qū)域中各個(gè)分割段深度的平均值。各參數(shù)的計(jì)算方法如下：
[0095] 1)第i個(gè)松散斷面的寬度wi:
[0096] Wi= n J X Id (5)
[0097] 式中，Iii為第i個(gè)松散斷面中連續(xù)松散分割段區(qū)域中松散分割段的數(shù)量，I d為每 個(gè)分割段的長(zhǎng)度。
[0098] 2)第i個(gè)松散斷面的深度Cli:
[0100] 式中，Ili為第i個(gè)松散斷面連續(xù)松散分割段區(qū)域中松散分割段的數(shù)量，h k為第i個(gè) 松散斷面連續(xù)松散分割段區(qū)域中第k個(gè)分割段的平均深度。
[0101] 8、松散區(qū)域識(shí)別
[0102] 根據(jù)松散斷面識(shí)別結(jié)果，對(duì)松散區(qū)域進(jìn)行識(shí)別。識(shí)別方法為：當(dāng)連續(xù)被判定為松 散斷面的橫斷面數(shù)量η不小于1000/1 3時(shí)，該區(qū)域被判定為松散區(qū)域。其中，I s為相鄰兩個(gè) 橫斷面的間距，單位為mm，該值為固定值，在檢測(cè)前設(shè)定。即設(shè)定松散區(qū)域的長(zhǎng)度應(yīng)不小于 Im0
[0103] 9、松散區(qū)域參數(shù)計(jì)算
[0104] 對(duì)松散區(qū)域的位置進(jìn)行確定，給出起始位置。對(duì)松散區(qū)域進(jìn)行量化，計(jì)算松散區(qū)域 的長(zhǎng)度、寬度、深度及面積。松散區(qū)域的位置由該區(qū)域中第一個(gè)松散斷面的縱坐標(biāo)決定。松 散區(qū)域各參數(shù)計(jì)算方法如下：
[0105] 1)松散區(qū)域長(zhǎng)度L :
[0106] L = nX Is (7)
[0107] 式中，η為松散區(qū)域中松散斷面的數(shù)量，Is為相鄰橫斷面之間的間距。
[0108] 2)松散區(qū)域?qū)挾萕 :
[0110] 式中，η為松散區(qū)域中松散斷面的數(shù)量，％為松散區(qū)域中第j個(gè)松散斷面的寬度。
[0111] 3)松散區(qū)域深度D :
[0113] 式中，η為松散區(qū)域中松散斷面的數(shù)量，4為松散區(qū)域中第j個(gè)松散斷面的寬度。
[0114] 4)松散區(qū)域面積A :
[0116] 式中，η為松散區(qū)域松散斷面的數(shù)量，％為松散區(qū)域中第j個(gè)松散斷面的寬度，I s 為相鄰橫斷面之間的間距。
[0117] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述：
[0118] 本實(shí)施例以一段長(zhǎng)為20m的實(shí)驗(yàn)路段單車道檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行說明，激光斷面 的采樣間隔為5cm，即實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共包含了 400個(gè)路面橫斷面。
[0119] 在圖1~6中，本實(shí)施例采用三維激光技術(shù)自動(dòng)識(shí)別瀝青路面松散方法由以下步 驟組成：
[0120] 1.路面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取
[0121] 本實(shí)例選取了某省道一段出現(xiàn)松散病害的試驗(yàn)路段，采用三維激光設(shè)備掃描并獲 取該檢測(cè)路段的路面三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)。具體掃描過程如下：
[0122] 1)三維激光設(shè)備檢測(cè)基準(zhǔn)平面校準(zhǔn)
[0123] 本實(shí)例采用的三維激光檢測(cè)設(shè)備為L(zhǎng)MI公司的Gocator 2075型發(fā)射器，檢測(cè)頻率 可達(dá)788Hz。檢測(cè)開始前，首次將三維激光檢測(cè)車輛停留在路面平整完好的路段處，選擇基 準(zhǔn)路面。打開激光設(shè)備自帶的檢測(cè)系統(tǒng)，執(zhí)行平面校準(zhǔn)。此時(shí)，所測(cè)基準(zhǔn)路面被視為基準(zhǔn)平 面，高程為0。
[0124] 2)三維激光設(shè)備檢測(cè)參數(shù)調(diào)整
[0125] 調(diào)節(jié)檢測(cè)系統(tǒng)的曝光時(shí)間以及曝光頻率，使系統(tǒng)能夠快速地獲取路面激光數(shù)據(jù)， 并且最大限度減少激光點(diǎn)數(shù)據(jù)缺失。
[0126] 3)路面掃描及數(shù)據(jù)保存
[0127] 啟動(dòng)激光檢測(cè)車輛，以合適的速度并靠車道中央行駛，獲取路面激光數(shù)據(jù)并保存。 數(shù)據(jù)記錄了所掃描路面上點(diǎn)云的橫縱坐標(biāo)以及高程。
[0128] 2.路面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理
[0129] 三維激光設(shè)備所采集的原始路面數(shù)據(jù)信號(hào)受到光照等外界環(huán)境的影響，存在一定 的高頻噪聲，圖2所示為基于原始數(shù)據(jù)所建立的路面基準(zhǔn)橫斷面形態(tài)。由圖2可以看出，原 始數(shù)據(jù)受到高頻噪聲影響，不能有效地反映路面橫斷面的真實(shí)形態(tài)。同時(shí)，原始數(shù)據(jù)較多地 反映了路面橫斷面的微觀構(gòu)造，無法凸顯路面橫斷面的宏觀特征。
[0130] 局部加權(quán)回歸散點(diǎn)平滑法（locally weighted scatterplot smoothing，L0WESS) 基于在部分子集中擬合多項(xiàng)式回歸曲線，逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)整體的平滑，其可以有效地削弱或 消除原始數(shù)據(jù)中的偶然噪聲及高頻噪聲，同時(shí)凸顯路面橫斷面的宏觀構(gòu)造。本實(shí)例借助 MATLAB工具采用LOWESS對(duì)原始路面激光點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，選取的數(shù)據(jù)比例為5%。圖 3所示為原始數(shù)據(jù)經(jīng)過平滑處理后所建立的路面基準(zhǔn)橫斷面形態(tài)，對(duì)比圖2可以發(fā)現(xiàn)，圖3 更加真實(shí)地反映了路面的宏觀特征及凸凹狀況。
[0131] 3.路面橫斷面特征提取
[0132] 從平滑后的路面橫斷面中選擇一個(gè)典型的松散斷面，圖4所示為根據(jù)該斷面數(shù)據(jù) 所建立的松散斷面形態(tài)。對(duì)比圖3和圖4中橫斷面的特征，可以發(fā)現(xiàn)二者的橫斷面特征平 均斷面深度、相鄰峰-峰間距、峰-谷差值存在差異。圖5所示為橫斷面特征參數(shù)說明圖， 圖中對(duì)相鄰峰-峰間距、峰-谷差值的定義進(jìn)行了示意。
[0133] 由于路面出現(xiàn)松散病害時(shí)，一般伴隨有碎石剝落，導(dǎo)致松散區(qū)域的路面整體高程 下降。同時(shí)，從路面橫斷面分析，平整路面的凸凹過度較為平緩，而碎石剝落破壞了路面的 均勻性，產(chǎn)生的一定的坑洞，使松散斷面產(chǎn)生較多的小而陡峭的凸凹，直觀的表現(xiàn)為松散斷 面的相鄰峰-峰間距變小，峰-谷差值變大。
[0134] 4.橫斷面分割
[0135] 由于激光檢測(cè)設(shè)備的橫向檢測(cè)范圍為3. 6m，而一般的松散不會(huì)遍布整個(gè)行車道， 即寬度達(dá)不到3. 6m。為了能夠更加精確地識(shí)別松散的橫向?qū)挾?，故將一個(gè)橫斷面分成10個(gè) 間距相同的分割段，即每個(gè)分割段的長(zhǎng)度為0. 36m，然后對(duì)每個(gè)分割段依次進(jìn)行松散特征識(shí) 別。
[0136] 具體分割方法為：一個(gè)橫斷面包含N個(gè)激光點(diǎn)數(shù)據(jù)，分成10個(gè)分別包含 g個(gè)激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的等長(zhǎng)分割段。第j個(gè)分割段所包含的激光點(diǎn)數(shù)據(jù)索引范圍為：
[0137] 5.計(jì)算橫斷面特征參數(shù)
[0138] 在每個(gè)分割段中，其橫斷面上存在多個(gè)峰值和谷值，因此相鄰峰-峰間距和峰-谷 差值也存在多個(gè)。為了能夠簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地描述一個(gè)橫斷面的峰-峰間距特性和峰-谷差值特 性，本實(shí)例選擇中值作為代表。
[0139] 按照公式⑴~（3)，依次計(jì)算每個(gè)分割段的平均斷面深度，相鄰峰-峰間距中值， 峰-谷差值中值。表1給出了4個(gè)橫斷面中各分割段的橫斷