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《福建农林大学》 2019年
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三维激光成像技术在路面刻槽及坑槽检测的应用研究

甘宏  
【摘要】: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,各参数中组内和组间变异系数分最小的分别为2.6%、0.6%,最大的为10.4%、10.2%。针对沥青路面坑槽的检测中,深度和面积相对误差最大的仅为5.1%和5.4%。结果表明本文检测系统具有较高的可靠性和检测精度,能够满足路面刻槽纹理及形变病害检测的需求。最后,本文选取了户外实际道路路段,进行混凝土路面刻槽尺寸及沥青路面坑槽病害的实例检测应用。本文的研究对推进道路养护与管理的科学化、精细化和智能化建设具有一定研究意义和应用价值。
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