面特征參數(shù)計算結(jié)果。斷面1 為圖3所示平滑后基準(zhǔn)路面橫斷面參數(shù)計算結(jié)果，斷面2~斷面4為圖4所示3個松散斷 面參數(shù)計算結(jié)果。
[0140] 表1橫斷面特征參數(shù)計算結(jié)果
[0141]
[0143] 6.松散斷面識別
[0144] 計算路面基準(zhǔn)橫斷面的平均斷面深度tv相鄰峰-峰間距中值PWtl以及峰-谷差 值中值rvdp
[0145] 將每個分割段的平均斷面深度、相鄰峰-峰間距中值、峰-谷差值中值與路面基準(zhǔn) 橫斷面的對應(yīng)特征參數(shù)進(jìn)行對比，并對結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記。如果不等式組（4)成立，則表示該分 割段為松散特征分割段，否則不是松散特征分割段。判定結(jié)果采用〇或1進(jìn)行標(biāo)記，如果分 割段為松散特征分割段，則標(biāo)記為1 ;否則，標(biāo)記為0。
[0146] 根據(jù)橫斷面中分割段的標(biāo)記結(jié)果，對橫斷面是否為松散斷面進(jìn)行判別。由于小坑 洞或者橫縫的影響，橫斷面中個別分割段可能被誤判為松散特征分割段，但這些誤判的分 割段一般不具有連續(xù)性。本實例規(guī)定，松散斷面的寬度不低于〇.72m。因此，本實例對松散 斷面進(jìn)行識別時，規(guī)定橫斷面中有連續(xù)不低于2個分割段為松散特征分割段時，判定該橫 斷面為松散斷面。松散斷面識別結(jié)果同樣采用0或1進(jìn)行標(biāo)記，松散斷面標(biāo)記為1，非松散 斷面標(biāo)記為0。表2給出了 10個橫斷面的松散分割段識別結(jié)果：
[0147] 表2松散斷面識別結(jié)果
[0148]
[0149] 7.松散斷面參數(shù)計算
[0150] 每個松散斷面中，包含多個分割段，被標(biāo)記為松散分割段的路段也可能有多個，但 是只有一個連續(xù)松散分割段區(qū)域，包含了有效松散分割段，其余的松散分割段可能是個別 的由坑洞等引起的干擾段。圖6所示為松散斷面中分割段有效性判定示意圖。在松散橫斷 面參數(shù)計算過程中，只需考慮有效松散分割段區(qū)域。
[0151] 對于被判定為松散斷面的橫斷面，其寬度的計算方法如公式（5)，有效松散分割段 的數(shù)量與分割段長度的乘積。本實例中分割段的長度為〇.18m。深度的計算方法如公式 (6)，有效松散分割段的深度的均值。對于被判定為非松散斷面的橫斷面，其寬度及深度直 接賦值為0。表3給出了表2所示橫斷面中松散斷面參數(shù)計算結(jié)果。
[0152] 表3松散斷面參數(shù)計算結(jié)果
[0153]
[0154] 8.松散區(qū)域識別
[0155] 松散斷面識別是一維的判定，松散區(qū)域識別是觀察松散二維的分布狀況。根據(jù)經(jīng) 驗判斷，松散區(qū)域的長度一般不小于lm。本實例中采用激光檢測設(shè)備所獲取的路面橫斷面 的縱向間隔為5cm，即每個松散區(qū)域所包含的松散斷面數(shù)量不低于20個。根據(jù)該規(guī)則，對所 選定檢測路段的所有橫斷面進(jìn)行遍歷，識別松散區(qū)域。某個區(qū)域連續(xù)松散斷面的數(shù)量超過 20個時，識別為1個松散區(qū)域。
[0156] 9.松散區(qū)域參數(shù)計算
[0157] 松散區(qū)域由連續(xù)的松散斷面組成，同時被松散斷面分割成連續(xù)的小區(qū)域，松散區(qū) 域的面積等于小區(qū)域面積的累加。每個小松散區(qū)域都是一個梯形或矩形，其面積的計算可 以按照梯形面積的計算公式。松散區(qū)域的起始位置由松散區(qū)域的第一個松散斷面縱坐標(biāo)確 定。松散區(qū)域的長度為松散區(qū)域中松散斷面的數(shù)量與相鄰橫斷面間隔的乘積。松散區(qū)域的 寬度及深度為各個松散斷面的寬度和深度的均值。按照公式（7)~（10)可計算松散區(qū)域 的長、寬、深度及面積。松散區(qū)域識別及參數(shù)計算結(jié)果如表4所示：
[0158] 表4松散區(qū)域識別及參數(shù)計算結(jié)果
[0159]
【主權(quán)項】
1. 一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1 :首先在待檢測路段上選擇基準(zhǔn)路面對三維激光設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，然后采用三維 激光設(shè)備對出現(xiàn)松散病害的瀝青路面進(jìn)行掃描，獲取檢測路段的路面三維激光點云數(shù)據(jù)； 步驟2 :對步驟一得到的路面三維激光點云數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理； 步驟3 :基于平滑處理后的激光點云數(shù)據(jù)，建立基準(zhǔn)路面和松散路面的橫斷面形態(tài)，提 取平滑后松散路面的橫斷面的平均斷面深度K相鄰峰-峰間距pw、峰-谷差值rvd，其中， 平均斷面深度指橫斷面上所有激光點數(shù)據(jù)的高程的平均值；相鄰峰-峰間距指橫斷面上兩 個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； 步驟4 :將每個路面橫斷面平均分割為M個等間距的分割段，若一個橫斷面包含的激光 點數(shù)量為N，則分割后每個分割段所包含的激光點數(shù)量為步驟5 :計算每個橫斷面M個分割段的特征參數(shù)：平均斷面深度、相鄰峰-峰間距中值、 峰-谷差值中值； 步驟6 :根據(jù)每個路面橫斷面中分割段的特征參數(shù)計算結(jié)果，逐個判斷每個路面橫斷 面是否為松散斷面； 步驟7 :根據(jù)松散斷面識別結(jié)果及每個路面橫斷面中分割段的特征參數(shù)計算結(jié)果，計 算各松散斷面的寬度及深度； 步驟8 :根據(jù)松散斷面識別結(jié)果，對松散區(qū)域進(jìn)行識別； 步驟9 :對松散區(qū)域的位置進(jìn)行確定，并對松散區(qū)域進(jìn)行量化，計算松散區(qū)域的長度、 寬度、深度及面積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟2中采用局部加權(quán)回歸散點平滑法的方法對步驟1得到的路面三維激光點 云數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟5中每個橫斷面M個分割段的特征參數(shù)的計算方法如下： 1) 橫斷面分割段的平均斷面深度仄：其中，V為分割段中所包含的激光點數(shù)據(jù)的數(shù)量，Zi為分割段中第i個激光點數(shù)據(jù)的高 程值； 2) 橫斷面分割段的相鄰峰-峰間距中值^ :其中，m為分割段橫斷面中波峰的數(shù)量，Xpi為第i個波峰的橫坐標(biāo)，median表示取中 值； 3) 橫斷面分割段的峰-谷差值中值^ :其中，t為分割段橫斷面中峰值的數(shù)量，Zfi為第i個峰值的高程值，median表示取中 值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟6中根據(jù)每個路面橫斷面中分割段的特征參數(shù)計算結(jié)果，逐個判斷每個路 面橫斷面是否為松散斷面的方法為： 1) 計算基準(zhǔn)路面橫斷面的特征參數(shù)值：平均斷面深度tV相鄰峰-峰間距中值pW(l， 峰-谷差值中值!"Vd ci; 2) 將每個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 斷面的對應(yīng)特征參數(shù)值進(jìn)行對比，如果以下不等式組成立，則判定該分割段為松散特征分 割段；其中，hu，pwu，rVdu分別為第i個橫斷面的第j個分割段的平均斷面深度、相鄰峰-谷 差值中值、峰-谷差值中值； 3) 若第i個橫斷面中有連續(xù)不低于2個分割段為松散特征分割段，則該橫斷面為松散 斷面。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟7中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)域中各個分割段深度的平均值。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟7中計算各松散斷面的寬度及深度的方法為： 1) 第i個松散斷面的寬度wi: Wi= n ^Xld 其中，A為第i個松散斷面中連續(xù)松散分割段區(qū)域中松散分割段的數(shù)量，1 ,為每個分 割段的長度； 2) 第i個松散斷面的深度di:其中，A為第i個松散斷面連續(xù)松散分割段區(qū)域中松散分割段的數(shù)量，h k為第i個松 散斷面連續(xù)松散分割段區(qū)域中第k個分割段的深度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟8中根據(jù)松散斷面識別結(jié)果，對松散區(qū)域進(jìn)行識別的方法為：當(dāng)連續(xù)被判定 為松散斷面的橫斷面數(shù)量不小于1〇〇〇/1 3時，該區(qū)域被判定為松散區(qū)域，其中，13為相鄰兩 個橫斷面的間距。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，其 特征在于，步驟9中計算松散區(qū)域的長度、寬度、深度及面積的方法為： 1) 松散區(qū)域長度L : L = nXls 其中，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； 2) 松散區(qū)域?qū)挾萕 :其中，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個松散斷面的寬度； 3) 松散區(qū)域深度D :其中，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個松散斷面的寬度； 4) 柃骱反城而葙a .其中，η為松散區(qū)域松散斷面的數(shù)量，％為松散區(qū)域中第j個松散斷面的寬度，I s為相 鄰橫斷面之間的間距。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于三維激光技術(shù)的瀝青路面松散識別及計算方法，1)獲取檢測路段的路面三維激光點云數(shù)據(jù)，2)對路面三維激光點云數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，3)基于平滑處理后的激光點云數(shù)據(jù)，建立基準(zhǔn)路面和松散路面的橫斷面形態(tài)，4)將每個路面橫斷面平均分割為M個等間距的分割段；5)計算每個橫斷面M個分割段的特征參數(shù)，6)逐個判斷每個路面橫斷面是否為松散斷面，7)計算各松散斷面的寬度及深度，8)對松散區(qū)域進(jìn)行識別，9)計算松散區(qū)域的長度、寬度、深度及面積。本發(fā)明實現(xiàn)了對松散的自動識別，不僅快速、準(zhǔn)確，而且能夠避免工作人員現(xiàn)場勘查的危險性。
【IPC分類】E01C23/01
【公開號】CN104975556
【申請?zhí)枴緾N201510397656
【發(fā)明人】惠冰, 李甜甜, 王雪, 燕姣, 張洪偉
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月8日