[發明專利]瀝青路面水損害識別模型構建方法、識別方法及系統

有效

• 申請號: 202010140645.0
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111476088B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張軍;陶君;張超
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F18/10
• 分類號: G06F18/10;G06F18/213;G06F18/214;G06F17/14;G01S13/88;G01S13/89;G06N3/0464
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

本發明提供了一種瀝青路面水損害識別模型構建方法、識別方法和系統，方法按照以下步驟進行：步驟一，通過GPR路面調查，獲取初始數據集，步驟二，獲取時頻圖譜集，步驟三，調整時頻圖譜分辨率；步驟四，構建識別模型，利用構建好的識別模型對瀝青路面水損害進行識別；本發明還提供了瀝青路面水損害識別方法和系統。本發明解決了現有技術中，瀝青路面水損害難以實現自動化檢測的技術問題，既提高了水損害識別的精度，同時為GPR原始數據的智能分析提供一種新的方法。

技術領域

本發明屬于道路養護領域，涉及瀝青路面水損害檢測，具體涉及一種瀝青路面水損害識別模型構建方法、識別方法及系統。

背景技術

探地雷達(GPR)是以雷達脈沖波探測地表以下狀況并成像的儀器，其原理是利用天線發射和接收高頻電磁波來探測介質內部物質特性。GPR使用高頻率且通常被極化的無線電波，將電波發射入地表之下，當電磁波撞擊到埋在地表下的物體或到達介電常數變化的邊界時，天線接收到的反射波會記錄下反射回波的訊號差異。GPR具有探測的高精度、高效率以及無損的特點，GPR已在公路交通上應用，如在隧道襯底脫空、路面脫空、建筑或者橋面板傳力桿或鋼筋的識別、地下管線上得到了廣泛的應用。由于探地雷達成像解釋困難，現有GPR信號依賴于專家分析，費時費力。特別是，公路里程長，依靠人工經驗識別的方法將難以滿足公路智能化檢測要求，所以，迫切需要GPR信號的智能分析和識別方法。

以常見的路面缺陷為例，水損害是造成瀝青路面早期損害的主要原因之一。它將破壞瀝青骨料的強度和耐久性，導致瀝青路面出現松散、縱橫向裂縫、擁包、唧漿或泛白、坑洞、瀝青層剝落等顯性缺陷，降低了路面壽命，影響行車安全。而我國瀝青路面已超過400萬km，因此水損害的快速檢測對保障交通安全，具有重要意義。

隨著計算機技術和人工智能智能(如深度學習)的發展，基于GPR圖譜的目標檢測已經在探地雷達上得到應用，如應用于具有雙曲線特征的鋼筋目標檢測。基于GPR圖譜識別需要加密測試獲得高質量的圖譜，無法滿足高速車載的路面缺陷檢測要求。針對這個問題，筆者提出的發明專利申請(一種基于探地雷達信號時頻統計特征的水損害識別方法，201910100046.3)，通過時域和頻域的參數通過統計分析實現了基于GPR信號的水損害檢測方法，同時表明水損害和正常路面在時域和頻域上具有差異。

小波分析在時頻兩域都具有表征信號局部特征的能力，具有自適應符合低頻信號變化緩慢而高頻信號變化迅速的特點，可有效壓制噪聲。采用連續小波變換(CWT)，可有效體現水損害的頻率成分及其對應的時間區間，可解釋GPR信號能量在瀝青路面中傳輸特征。利用其時頻特征圖，其特征豐富，可更能準確地實現水損害的自動檢測。

發明內容

針對上述現有術的不足與缺陷，本發明的目的在于提供一種瀝青路面水損害識別模型構建方法、識別方法及系統，解決現有技術中，瀝青路面水損害難以實現自動化檢測的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種瀝青路面水損害識別模型構建方法，包括以下步驟：

步驟一，對GPR路面調查數據集進行預處理得到具有水損害、橋接縫和正常路面的初始數據集；

步驟二，采用連續小波變換對初始數據集進行連續小波變換，取小波變換的幅值，構建第一時頻圖譜集；

步驟三，對第一時頻圖譜集中的圖譜進行濾波處理，得到第二時頻圖譜，構建第二時頻圖譜集；

步驟四，對第二時頻圖譜集中的圖譜進行歸一化處理，得到第三時頻圖譜，構建第三時頻圖譜集，為第三時頻圖譜集的圖譜加注水損害分類標簽；

步驟五，構建識別模型：

以第三時頻圖譜集為輸入數據，以水損害分類標簽作為輸出數據，對預構建的GPRMCNN深度學習模型進行訓練，得到訓練好的識別模型；