[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

發明提供一種道路幾何線型和路面三維結構重構系統及重構方法。該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。所述中央處理計算機系統建立道路路面立體三維模型。該重構方法包括轉換坐標、形成路面點云、建立道路路面立體三維模型和識別立體病害等步驟。該系統通過路面三維重構技術將路面的立體模型重新生成，并且利用顏色來區分不同深度信息，增加了路面立體變形病害的辨識度。

技術領域

本發明涉及道路檢測技術領域，特別涉及路面立體病害檢測和定位方法。

背景技術

路面的立體變形病害不僅影響到行車的舒適性，甚至對行車的安全性產生極大影響，例如路面坑塘可能會造成高速行駛的車輛爆胎，較深的車轍可能導致車輛失穩，因此快速、準確檢測路面立體病害是病害整治的前提和基礎，是道路安全運行的重要保障。

現有技術中通常采用二維圖片分析和線激光測距儀檢測的方法對路面病害進行識別。然而，基于二維圖片的路面病害識別技術受到道路陰影和油污等噪聲因素的影響，檢測結果需要人為糾正。利用激光測距儀對路面三維表觀進行檢測和重構的方法在橫斷面的采樣間隔較大，不利于寬度較小的立體病害辨識。橫斷面掃描點的平面坐標位置具有一定的偏差。同時，GPS和陀螺儀獨立工作不利于提高幾何線型數據的精度。對養護維修的指導性不足。

因此，亟需開發一種可靠的路面立體病害檢測和定位方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種道路幾何線型和路面三維結構重構系統及重構方法，以解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種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，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。

進一步，所述幾何測量系統集成有GPS和陀螺儀。

進一步，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。

進一步，所述線激光測距儀每間隔20cm采集一個橫斷面的高程信息。

進一步，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。

本發明還公開一種采用上述系統的道路幾何線型和路面三維結構重構方法，包括以下步驟：

1)在車輛上部署檢測系統。

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。

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。

進一步，步驟5)中，根據深度信息對三維模型圖像進行著色。