[發(fā)明專利]基于斷面局部極值及分段稀疏的三維路面裂縫提取方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010738479.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111968079A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德津;曹民;桂容;林紅;田霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢武大卓越科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李文清

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于斷面局部極值及分段稀疏的三維路面裂縫提取方法，該方法包括：根據(jù)線掃描三維數(shù)據(jù)中橫斷面的高程數(shù)據(jù)中相鄰兩點(diǎn)的高程差值，獲取極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)；選擇極值點(diǎn)進(jìn)行刪除獲取極值對(duì)，并對(duì)異常極值點(diǎn)進(jìn)行刪除；從極值穩(wěn)定段中選擇多個(gè)點(diǎn)作為稀疏點(diǎn)，對(duì)異常稀疏點(diǎn)進(jìn)行刪除，并在缺失段長(zhǎng)度過大時(shí)補(bǔ)充置信點(diǎn)；對(duì)斷面穩(wěn)定置信點(diǎn)集中置信點(diǎn)進(jìn)行插值后濾波，獲取參考輪廓；在獲取較準(zhǔn)確參考輪廓的基礎(chǔ)上，再根據(jù)裂縫占比較小的特性選取高程較低的點(diǎn)作為裂縫疑似點(diǎn)，經(jīng)處理后獲取裂縫，能防止對(duì)裂縫的誤檢測(cè)和對(duì)較淺裂縫的漏檢，并能克服不同路面紋理背景對(duì)裂縫提取的影響，從而更加準(zhǔn)確提取出三維路面裂縫信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及線掃描三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于斷面局部極值及分段稀疏的三維路面裂縫提取方法。

背景技術(shù)

隨著線掃描三維測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，三維測(cè)量系統(tǒng)能獲取越來越多的三維路面數(shù)據(jù)，包括不同路面背景及不同裂縫類型的數(shù)據(jù)。

但是實(shí)際工程應(yīng)用利用車載三維系統(tǒng)采集的路面三維數(shù)據(jù)中包含有較為明顯的行車姿態(tài)起伏以及路面變形信息，這些大范圍的姿態(tài)變形信息等為裂縫檢測(cè)任務(wù)帶來困難，并且不利于三維裂縫深度、寬度及長(zhǎng)度等三維信息的獲取。另一方面，裂縫在線掃描三維數(shù)據(jù)中由于系統(tǒng)噪聲、路面紋理結(jié)構(gòu)等，使得裂縫在高程橫斷面上并不是總是呈現(xiàn)典型的V型結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的模板匹配、邊緣檢測(cè)等方法對(duì)于三維數(shù)據(jù)裂縫存在一定的漏檢、誤檢等問題。

現(xiàn)有的路面裂縫檢測(cè)及信息提取方法類別主要包括基于二維視覺特性的路面裂縫檢測(cè)方法和基于三維路面數(shù)據(jù)的路面裂縫檢測(cè)方法。其中，基于二維視覺特征的路面裂縫檢測(cè)方法主要通過光學(xué)相機(jī)及視頻等獲取路面數(shù)據(jù)，通過路面裂縫的邊緣和灰度特性與路面背景差異進(jìn)行分析提取。例如，利用裂縫的灰度低于路面背景而提取裂縫種子區(qū)域再結(jié)合裂縫的形狀特性進(jìn)行判定；結(jié)合裂縫的邊緣特性利用圖像處理中常用的邊緣檢測(cè)算子獲取二維數(shù)據(jù)中的裂縫信息等。此類方法無法克服環(huán)境光照、陰影、以及路表輪胎磨痕、油漬等對(duì)標(biāo)線檢測(cè)的影響，其適用性較為有限。

基于三維路面數(shù)據(jù)的路面裂縫檢測(cè)方法通常使用車載線掃描三維數(shù)據(jù)，結(jié)合三維數(shù)據(jù)精度，橫向分辨率一般為1mm，利用路面裂縫的高程通常低于路面背景的特性進(jìn)行檢測(cè)。例如，在采集高程數(shù)據(jù)橫斷面級(jí)別，利用裂縫區(qū)域在高程斷面數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出的尖銳V型特性獲取裂縫種子區(qū)域，再結(jié)合裂縫的形狀特性進(jìn)行判定；在高程數(shù)據(jù)點(diǎn)云級(jí)別，利用局部閾值方法提取裂縫。

此類方法雖然能克服傳統(tǒng)二維灰度圖像方法容易受到光照、陰影影響的缺陷，但是現(xiàn)有利用路面三維特征檢測(cè)裂縫的方法也存在以下缺陷：當(dāng)三維數(shù)據(jù)的精度足夠高時(shí)，三維路面高程數(shù)據(jù)中就包含了比較復(fù)雜的路面場(chǎng)景信息，不僅有裂縫，也包含了路面變形、標(biāo)線、修補(bǔ)、也包含了路面紋理。而且在高精度數(shù)據(jù)中，不同類型的路面病害或者指標(biāo)等都對(duì)裂縫提取有一定的影響。例如紋理較粗的路面中紋理波動(dòng)與裂縫的深度特征較為相似，僅僅利用裂縫深度特征將會(huì)影響裂縫提取方法的準(zhǔn)確性和魯棒性。

線掃描三維路面數(shù)據(jù)橫斷面中，裂縫受到多種因素干擾，并不是總是呈現(xiàn)邊緣清晰及V型結(jié)構(gòu)。更多的，由于路面紋理背景的干擾，數(shù)據(jù)中很多V型結(jié)構(gòu)并非真正的裂縫位置。而由于行車姿態(tài)、變形病害、路面材質(zhì)磨損、裂縫類型及路面背景差異等因素影響，線掃描三維路面數(shù)據(jù)橫斷面數(shù)據(jù)中裂縫容易呈現(xiàn)邊緣不清晰的不對(duì)稱V型或者非V型結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于線掃描三維數(shù)據(jù)裂縫提取，傳統(tǒng)的模板匹配、邊緣檢測(cè)等方法都難以獲取較為理想的裂縫提取效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于斷面局部極值及分段稀疏的三維路面裂縫提取方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中三維路面裂縫提取的裂縫不準(zhǔn)確，魯棒性差的缺陷，實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確提取三維路面裂縫。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于斷面局部極值及分段稀疏的三維路面裂縫提取方法，包括：