[發明專利]基于XGBOOST與分形維數的路面抗滑性能預測方法

在審

• 申請號: 202310473900.7
• 申請日: 2023-04-27
• 公開（公告）號: CN116523129A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 彭毅;張政奇;孔令云;朱洪洲;余苗;王大為;李林;羅文婷;劉波;劉鋼
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學;成都英普飛自動化設備有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F18/214;G06T17/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 胡博文

本發明公開了一種基于XGBOOST與分形維數的路面抗滑性能預測方法，包括：S1.采集路面數據信息，并將路面數據信息制作成路面樣本集；S2.構建基于XGBOOST的路面抗滑性能預測模型，將路面樣本集輸入到路面抗滑性能預測模型進行模型訓練，得到訓練好的預測模型；S3.將待測的路面紋理特征信息輸入到訓練好的預測模型，輸出路面抗滑性能預測結果。本發明能夠消除現有評價指標對路標紋理表征的局限性，提高了路面抗滑性能預測的準確性。

技術領域

本發明涉及道路交通安全領域，具體涉及一種基于XGBOOST與分形維數的路面抗滑性能預測方法。

背景技術

路面抗滑性能是體現道路服役狀態、影響道路交通安全的主要因素。目前，接觸式路面抗滑性能測試(如：鋪砂法、滲水法、接觸式表面輪廓儀法)仍是評價路面抗滑性能的主要手段。比如，通過路面紋理計算路表平均構造深度(MTD)以及路表平均斷面深度(MPD)等指標進行非接觸式路面抗滑性能預估。但現有的MTD、MPD等指標對于路表紋理的表征過于局限，無法完整描述路面的真實紋理，預測結果往往與實際路表抗滑性能存在較大差異。

現有的路面抗滑性能預測方法，試驗數據可重復性差，易受人為、環境等因素的干擾，現場測試便捷性較差，其預測結果往往受限于測試設備的局限性，存在預測精度低的問題。因此，需要一種基于XGBOOST與分形維數的路面抗滑性能預測方法，能夠解決以上問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供基于XGBOOST與分形維數的路面抗滑性能預測方法，能夠消除現有評價指標對路標紋理表征的局限性，提高了路面抗滑性能預測的準確性。

本發明的基于XGBOOST與分形維數的路面抗滑性能預測方法，包括如下步驟：

S1.采集路面數據信息，并將路面數據信息制作成路面樣本集；

S2.構建基于XGBOOST的路面抗滑性能預測模型，將路面樣本集輸入到路面抗滑性能預測模型進行模型訓練，得到訓練好的預測模型；

S3.將待測的路面紋理特征信息輸入到訓練好的預測模型，輸出路面抗滑性能預測結果。

進一步，所述路面數據信息包括路面紋理數據、路面摩擦系數以及路表溫度。

進一步，將路面數據信息制作成路面樣本集，具體包括：

對路面紋理數據進行特征提取，得到特征數據集；所述特征數據集包括三維分形維數、橫剖分形維數以及縱剖分形維數均值；

將不同工況下的路面摩擦系數作為路面摩擦系數集，并將不同工況下的路表溫度作為路表溫度集；

對特征數據集、路面摩擦系數集以及路表溫度集進行組合，形成路面樣本集。

進一步，根據如下方法確定三維分形維數：

根據路面紋理數據進行三維點云圖像重建，得到三維點云圖像；

計算三維點云圖像的分形維數，并將三維點云圖像的分形維數作為三維分形維數。

進一步，根據如下方法確定橫剖分形維數：

根據路面紋理數據進行三維點云圖像重建，得到三維點云圖像；

對三維點云圖像進行不同深度的橫向剖切，得到不同深度的橫向剖切圖像；

分別計算不同深度的橫向剖切圖像的分形維數，得到若干分形維數，并將若干分形維數作為橫剖分形維數。

進一步，根據如下方法確定縱剖分形維數均值：

采用線掃描方式采集路面紋理數據，將路面紋理數據進行縱向分割，得到若干子數據；

依次繪制若干子數據的紋理折線圖，得到若干縱剖紋理折線圖；