[發明專利]一種瀝青路面健康狀態監測系統和方法

在審

• 申請號: 202010636686.9
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111783686A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 張瑩;耿丹陽;王林;艾云飛;白雪嬌;孫云華
• 申請（專利權）人: 中國交通通信信息中心;中交信息技術國家工程實驗室有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/00;G06T7/10;G06T5/30;G06Q10/00;G06Q50/26
• 代理公司: 北京鼎真知識產權代理事務所(普通合伙) 11815
• 代理人: 洪波

本發明公開了一種瀝青路面健康狀態監測系統和方法，該方法包括以下步驟：收集監測區域瀝青道路的星載高分遙感影像數據和已有路面狀態調查信息；對收集的星載高分遙感數據進行預處理，利用面向對象技術和決策樹閾值方法提取道路區域影像；提取高分遙感影像中瀝青路面不同老化階段和不同病害路面的光譜特征、紋理特征和形態特征，通過特征分析構建老化和病害路面的敏感特征或特征組合；基于敏感特征或特征組合結合BP神經網絡方法，構建瀝青路面健康狀態評估模型。本發明利用星載高分遙感影像數據，結合遙感影像處理和圖像識別技術，研究瀝青路面健康狀態，可為公路養護部門快速提供大范圍的瀝青路面健康狀態信息，解決傳統路面監測方法檢測周期長、花費高，以及無法快速獲取大范圍路面狀況信息的問題，同時為公路養護部門制定維修計劃提供依據。

技術領域

本發明涉及公路路面養護管理技術領域，尤其涉及一種瀝青路面健康狀態監測系統和方法。

背景技術

公路是作為交通運輸的紐帶，在國家發展和經濟建設中起到了不可忽視的作用，根據報告顯示，公路通車里程迅速增加。我國的高等級公路(高速公路和一級路)多采用瀝青混凝土進行建設，瀝青公路路面的交通量和荷載不斷增加，再加上自然環境影響，公路路面結構常出現破損現象，且隨時間推移日益嚴重，這直接影響公路的服務能力和運營效益，同時也將造成巨大的經濟損失和事故風險。

傳統路面監測方法需要借助大型的車載平臺，影響交通、檢測周期長、花費高，對于路線較長的公路路段只能進行抽樣調查，無法快速獲取大范圍的路面狀況信息。遙感影像因空間、光譜分辨率的提高，使得大范圍的路面監測成為可能，遙感技術可以快速、定量獲取大區域公路路面信息，實現對路面狀況的實時監測，適用于監測和評估公路路面的狀況。

因此，為便于公路養護部門及時掌握大范圍路面狀況信息，采取相應的保養措施，開展基于遙感技術的路面狀況監測和評估研究有重要的科學意義。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本發明實施例提供一種瀝青路面健康狀態監測系統和方法，解決了瀝青公路路面傳統車載監測周期長、花費高，無法快速獲取大范圍路面狀況信息的問題。

本發明實施例提供一種瀝青路面健康狀態監測方法，包括以下步驟：

收集監測區域瀝青道路的星載高分遙感影像數據和已有路面狀態調查信息；

對收集的星載高分遙感數據進行預處理，利用面向對象技術和決策樹閾值方法提取道路區域影像；

構建老化和病害路面的敏感特征波段或特征組合，通過特征分析，確定與路面老化和病害相關特征；

通過選定的敏感特征或特征組合結合W神經網絡算法，建立基于高分遙感數據的路面健康狀態評估模型；

通過基于高分遙感數據的路面健康狀態評估模型，對瀝青公路路面進行評估，生成公路路面健康狀態圖。

進一步的，所述星載高分遙感影像數據包括路面區域的Worldview-3高分數據集。

進一步的，所述路面狀態調查信息包括高精度的車載路面狀態指數(PCl)數據和人工調查的PCl數據。

進一步的，所述星載高分遙感數據進行預處理包括遙感影像的正射校正、輻射定標、大氣校正、圖像融合、影像拼接和裁剪處理。

進一步的，所述提取道路區域影像包括利用面向對象分割方法，基于光譜、紋理和形態特征對預處理的高分影像進行圖像分割。

進一步的，所述構建路面老化和病害的敏感特征波段或特征組合包括，

光譜特征：原始光譜、比值、差值等特征；

紋理特征：不同窗口的灰度共生矩陣GLCM紋理、局部二值模式LBP紋理；

形態特征：膨脹、腐蝕、開運算、閉運算。