[發明專利]一種道路幾何線型和路面三維結構重構系統及重構方法

有效

• 申請號: 202010312390.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111678430B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 彭崇梅;韋學健;楊昆;操莉;張樞文;張香;馬明雷
• 申請（專利權）人: 上海城建城市運營（集團）有限公司;上海市政養護管理有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/06;G01S17/08;G01S19/41;G01S19/42;G06T17/00;G06T15/50
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

1.一種道路幾何線型和路面三維結構重構方法，其特征在于，采用的道路幾何線型和路面三維結構重構系統包括縱向距離傳感器、兩個線激光測距儀、幾何測量系統、采集卡和中央處理計算機系統；

所述縱向距離傳感器記錄車輛行駛里程；所述線激光測距儀在車輛行進過程中等間隔獲取路面橫斷面的高程信息；所述線激光測距儀以縱向距離傳感器記錄的車輛行駛里程為參考觸發掃描；所述幾何測量系統集成有GPS和陀螺儀；所述幾何測量系統實時獲取車輛所在位置的地理坐標信息和車輛姿態信息；所述車輛姿態信息包括車頭朝向、車輛俯仰角以及橫坡角；所述中央處理計算機系統實時獲取縱向距離傳感器、線激光測距儀和幾何系統的參數；所述中央處理計算機系統以GPS導出的地理坐標位置為基礎恢復行駛軌跡下道路的幾何線型，同時每一個橫斷面高程對應一個地理坐標信息；所述中央處理計算機系統計算并儲存包含道路線型的路面三維點云坐標；所述中央處理計算機系統通過路面三維點云坐標建立道路路面立體三維模型，實現路面三維重構；道路幾何線型和路面三維結構重構方法包括以下步驟：

1)在車輛上部署道路幾何線型和路面三維結構重構系統；

2)啟動車輛和檢測系統；車輛行進過程中，縱向距離測量傳感器測量累積行駛里程；線激光測距儀按照等間隔獲取路面橫斷面高程信息；幾何系統實時采集車輛行駛路徑下的地理位置坐標信息和車輛姿態信息；

3)將行車軌跡下經緯度坐標轉換為空間直角坐標；采樣時GPS經緯度換算的平面直角坐標為(X0，Y0，Z0)；線激光測距儀瞬時掃描橫斷面上第i個點的空間坐標為(Xi，Yi，Zi)；

Zi＝Z0-h+Hi

式中，N為3D線激光測距儀在一次掃描中掃描點的個數；Hi為第i個點的高程；L為掃描總寬度，m；h為GPS外接天線距離輪胎底部安裝高度，m；α為陀螺儀瞬時車頭指向角；

4)將路面高程信息與平面坐標進行疊加，形成路面高密度點云；

5)將步驟4)所得三維點云坐標繪制為空間曲面，建立道路路面立體三維模型；根據深度信息對三維模型圖像進行著色；其中，在繪制空間曲面時使用小波變換函數進行插值；

6)對模型進行瀏覽，識別立體病害并記錄樁號位置；所述立體病害包括路面坑槽、擁包以及車轍。

2.根據權利要求1所述的一種道路幾何線型和路面三維結構重構方法，其特征在于：所述線激光測距儀采用非接觸式3D線激光距離掃描儀；所述線激光測距儀對路面宏觀紋理進行掃描，獲得反應路面橫斷面高程信息的點云數據；其中，每個橫斷面上的采樣點數不少于1500個。

3.根據權利要求1所述的一種道路幾何線型和路面三維結構重構方法，其特征在于：所述線激光測距儀每間隔20cm采集一個橫斷面的高程信息。

4.根據權利要求1所述的一種道路幾何線型和路面三維結構重構方法，其特征在于：GPS外接天線安裝在車輛中軸線位置處；所述兩個線激光測距儀分別布置在GPS外接天線的兩側。