[發(fā)明專利]一種瀝青路面車轍三維形貌自動生成方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211446498.5
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN116091714A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳磊磊;陳道燮;劉雨萱;錢振東;黎威
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T15/08;G06T11/20;G06T5/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發(fā)明公開了一種瀝青路面車轍三維形貌自動生成方法，包括構(gòu)建標準車轍橫斷面表征模型，對車轍類型分類，獲取瀝青路面車轍路段檢測數(shù)據(jù)，沿道路縱向等距選取不同的車轍橫斷面，然后對各車轍橫斷面進行去噪平滑處理，根據(jù)車轍橫斷面幾何波動特性選取特征點，基于車轍變形演變規(guī)律連接特征點并擬合斷面曲線，對多組重構(gòu)的車轍橫斷面進行融合，實現(xiàn)車轍三維形貌的自動生成和可視化。本發(fā)明能夠保留車轍橫斷面關(guān)鍵幾何特征，解決現(xiàn)有車轍數(shù)字化建模中建模效率低、存儲空間占用大的問題；應(yīng)用范圍廣，可靈活匹配實現(xiàn)工程中的復雜車轍橫斷面形態(tài)。另外，本發(fā)明能構(gòu)建車轍橫斷面表征模型，為車轍數(shù)字化建模提供理論基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化領(lǐng)域，特別是一種瀝青路面車轍三維形貌自動生成方法。

背景技術(shù)

道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化是指將道路空間屬性、狀態(tài)屬性等復雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康奶卣鲾?shù)據(jù)，并依托數(shù)字孿生、BIM等技術(shù)建立相適應(yīng)的數(shù)字化模型，實現(xiàn)道路實體在虛擬世界中的映射。目前，道路線形、車道布設(shè)、標志標線等靜態(tài)要素的數(shù)字化建模已取得一定進展。然而，道路通車后會劣化出現(xiàn)各種具有明顯時空演變特性的路面病害，關(guān)于這類動態(tài)要素的數(shù)字化建模則鮮有文獻報道。

車轍作為瀝青路面的主要病害之一，受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。早期車轍多采用人工巡檢的方式進行檢測，難以批量采集車轍橫斷面形狀數(shù)據(jù)。近年來隨著自動化檢測技術(shù)和檢測設(shè)備的快速發(fā)展，逐步實現(xiàn)了車轍橫斷面數(shù)據(jù)的連續(xù)、高精度采集，其中包含路段名稱、車轍空間屬性、時間屬性、預測發(fā)展情況、養(yǎng)護措施等內(nèi)容。然而這些數(shù)據(jù)無法直接應(yīng)用于車轍的數(shù)字化建模，究其原因在于：

1、海量檢測數(shù)據(jù)中的冗余信息和無效信息占用大量的存儲空間，需要提取可以抽象化描述車轍的關(guān)鍵屬性，保留車轍橫斷面主要特征，提高建模效率。

2、在物理實體中，車轍表現(xiàn)為沿道路縱向的帶狀凹槽，除深度、寬度特征外還具有一定縱向長度，需要對多組橫斷面數(shù)據(jù)進行融合，構(gòu)建三維車轍數(shù)字化模型。

在此背景下，部分學者和技術(shù)人員開始考慮對車轍進行參數(shù)化建模，但往往過度簡化，忽略了車轍橫斷面的幾何波動特征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種瀝青路面車轍三維形貌自動生成方法，該瀝青路面車轍三維形貌自動生成方法能根據(jù)車轍橫斷面幾何波動特性選取特征點，基于車轍變形演變規(guī)律連接特征點并擬合斷面曲線，進而對多組重構(gòu)的車轍橫斷面進行融合，實現(xiàn)車轍三維形貌的自動生成和可視化。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種瀝青路面車轍三維形貌自動生成方法，包括如下步驟。

步驟1、構(gòu)建標準車轍橫斷面表征模型：以路面基準線為基準，從左至右依次布設(shè)7個特征點A、B、C、D、E、F和G，并將7個特征點依次曲線連接，形成兩側(cè)隆起的W型形態(tài)的標準車轍橫斷面表征模型；其中，特征點A和G均與路面基準線相交，分別稱為左邊緣點和右邊緣點；特征點B和F均位于路面基準線上方，分別稱為左側(cè)隆起點和右側(cè)隆起點；特征點C、D和E均位于路面基準線下方，且特征點D向上隆起，分別稱為槽底左谷點、槽底隆起點和槽底右谷點；標準車轍橫斷面表征模型與路面基準線圍合形成若干個封閉區(qū)；將位于路面基準線上方的封閉區(qū)稱為正區(qū)段，將位于路面基準線下方的封閉區(qū)稱為負區(qū)段。

步驟2、車轍類型分類：根據(jù)現(xiàn)有車轍橫斷面的曲線形態(tài)，將車轍類型分為9類，分別為：U型邊緣無隆起車轍、U型單側(cè)隆起車轍、U型雙側(cè)隆起車轍、W-Ⅰ型邊緣無隆起車轍、W-Ⅰ型單側(cè)隆起車轍、W-Ⅰ型雙側(cè)隆起車轍、W-Ⅱ型邊緣無隆起車轍、W-Ⅱ型單側(cè)隆起車轍和W-Ⅱ型雙側(cè)隆起車轍；9類車轍類型均能通過調(diào)整步驟1中標準車轍橫斷面表征模型中7個特征點的空間位置，匹配得到；W-Ⅰ型和W-Ⅱ型的區(qū)別點在于，W-Ⅰ型中的槽底隆起點D位于負區(qū)段，W-Ⅱ型中的槽底隆起點D位于正區(qū)段。