一种路面坑槽体积测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种路面坑槽体积测量方法及装置，将路面三维点云进行分割，获得坑槽区域三维点云；将坑槽区域三维点云向路平面区域进行投影，得到坑槽区域的二维平面；对坑槽区域的二维平面进行三角分割，获得多个三角形的坑槽二维平面；将多个三角形的坑槽二维平面以垂直于路平面区域的方向反投影至三维空间中，获得多个三棱柱；计算每个三棱柱的体积，求和后获得坑槽区域的体积；本发明专利技术提供的体积测量方法，针对坑槽点云非封闭性的特征，首次解决了开放坑槽体积测量的问题，三维点云精确还原了坑槽原始物理形态，在算法处理过程中误差较小，因此具有较高的体积测量准确度。

A Method and Device for Measuring the Volume of Pavement Grooves

The invention discloses a method and device for measuring the volume of pavement pit, which divides the three-dimensional point cloud of pavement to obtain the three-dimensional point cloud of the pit area, projects the three-dimensional point cloud of the pit area to the road plane area, and obtains the two-dimensional plane of the pit area, triangulates the two-dimensional plane of the pit area, and obtains the two-dimensional plane of multiple triangles of the pit area. The two-dimensional plane of the pit is projected back to the three-dimensional space in the direction perpendicular to the road plane area to obtain more than one triangular prism; the volume of each triangular prism is calculated and the volume of the pit area is obtained after summing up; the volume measurement method provided by the invention solves the problem of measuring the volume of the open pit for the first time in view of the non-closure characteristics of the pit point cloud, and the three-dimensional point cloud accurately restores the original pit. The initial physical form has a small error in the process of processing, so it has a high accuracy of volume measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种路面坑槽体积测量方法及装置
本专利技术涉及路面坑槽测量方法及装置，具体涉及一种路面坑槽体积测量方法及装置。
技术介绍
道路坑槽指的是由于路面老化，雨雪侵蚀及车辆损耗导致的路面局部集料丧失而形成的坑洼，这是道路养护面临的一种较为严重的路面病害。道路坑槽不仅对行车造成颠簸不舒适，而且还存在安全隐患，尤其在高速公路上测量高速行驶的情况下，坑槽可能引发严重的交通事故。在公路的日常巡查管理以及定期的路面坑槽信息采集过程中，获取准确的坑槽几何信息对道路维护施工作业具有重要帮助。在未来，路面养护系统必然走向自动化，智能化，以提高效率，降低维护成本，坑槽体积作为一项重要的道路养护数据，是智能养护设备关注的重点。准确的坑槽体积测量方法对准确获取道路坑槽信息，为智能道路维护设备提供精准填补体积依据，具有重要的应用价值。目前市面已有的一些路面坑槽自动检测技术，只能检测坑槽的面积及深度信息。由于坑槽形状的任意性、非封闭性以及不规则性，无法准确获得坑槽的三维体积信息，市面上也没有良好的方法来测量道路坑槽的体积。道路坑槽体积的准确获取在设备维护自动化以及道路自动填补中具有明显优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种路面坑槽体积测量方法及装置，用以解决现有技术中的测量方法及装置无法获得准确的坑槽体积的问题。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种路面坑槽体积测量方法，所述的路面包括路路平面区域以及坑槽区域，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、以平行于所述路平面区域的方向，采集路面三维点云；步骤2、对所述的路面三维点云进行分割，获得坑槽区域三维点云；步骤3、将所述坑槽区域三维点云向路平面区域方向进行投影，得到坑槽区域的二维平面；步骤4、对所述的坑槽区域的二维平面进行三角分割，获得多个三角形的坑槽二维平面；步骤5、将所述的多个三角形的坑槽二维平面以垂直于所述的路平面区域的方向反投影至三维空间中，获得多个三棱柱；所述三棱柱的三条边的高分别为步骤4中获得的三角形的坑槽二维平面中三个顶点在步骤3中投影前的坑槽区域三维点云中对应的三个三维点的深度值；步骤6、计算每个三棱柱的体积，求和后获得坑槽区域的体积。进一步地，所述的步骤2具体包括：步骤21、对所述的路面三维点云进行预处理操作，获得预处理后的三维点云，所述的预处理操作包括依次执行的降采样操作以及滤波操作；步骤22、根据预处理后三维点云中每个三维点的深度值大小，将三维点的深度值小于深度阈值的所有三维点删除，获得非路平面区域的三维点云，所述的深度阈值为预处理后三维点云中所有三维点深度值平均值的两倍；步骤23、在所述的非路平面区域的三维点云中，将深度值最大的三维点作为种子点，采用区域生长的方法获得初始坑槽区域三维点云；步骤24、采用边缘搜索的方法对所述初始坑槽区域三维点云中所有三维点进行处理，获得多个三维点组成坑槽区域边缘；步骤25、将所述坑槽区域边缘以内所有的三维点集合，获得所述的坑槽区域三维点云。进一步地，所述的步骤21中降采样操作为体素网格滤波。进一步地，所述的步骤22中，根据预处理后三维点云中每个三维点的深度值大小，采用RANSAC算法将三维点的深度值小于深度阈值的所有三维点删除，获得非路平面区域的三维点云。进一步地，所述的采用边缘搜索的方法对所述初始坑槽区域三维点云中所有三维点进行处理时，将所述初始坑槽区域三维点云的一个顶点作为起始三边界点，利用边界点最大角原理依次获得多个三维点组成坑槽区域边缘。进一步地，采用Delaunay三角化方法对所述的坑槽区域的二维平面进行三角分割，获得多个三角形的坑槽二维平面。进一步地，在采用Delaunay三角化方法对所述的坑槽区域的二维平面进行三角分割后，获得多个三角形二维平面后，从多个三角形二维平面中删除三个顶点与所述坑槽区域边缘重合的三角形二维平面后，获得多个三角形的二维坑槽平面。一种路面坑槽体积测量装置，用于实现所述的路面坑槽体积测量方法，所述的装置包括路面三维点云获取模块、坑槽三维点云分割模块以及坑槽体积计算模块；所述的路面三维点云获取模块与所述的坑槽三维点云分割模块连接，用于以平行于所述路平面区域的方向，采集路面三维点云；所述的坑槽三维点云分割模块与所述的坑槽体积计算模块，用于对所述的路面三维点云进行分割，获得所述的坑槽区域三维点云；所述的坑槽体积计算模块用于将所述坑槽区域三维点云向路平面区域进行投影，得到坑槽区域的二维平面；还用于对所述的坑槽区域的二维平面进行三角分割，获得多个三角形的坑槽二维平面；还用于将所述的多个三角形的坑槽二维平面以垂直于所述的路平面区域的方向反投影至三维空间中，获得多个三棱柱；还用于计算每个三棱柱的体积，求和后获得坑槽区域的体积。进一步地，所述的坑槽三维点云分割模块以及坑槽体积计算模块均为智能移动设备。进一步地，所述的智能移动设备为手机。本专利技术与现有技术相比具有以下技术效果：1、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法在对坑槽区域进行分割时，通过滤波降采样等方法，去除了错误及冗余点云，精简三维点云中三维点的数量，有效提高了坑槽区域分割速度；2、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法及装置在对坑槽区域进行分割时，利用深度阈值去除路平面区域，保留非路平面区域能够快速的将坑槽的大致区域分割出来，降低分割方法的复杂度，提高了分割速度；3、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法及装置在对坑槽区域进行分割时，首先采用区域生成方法获得初始坑槽区域，在此基础上再使用边缘搜索的方法以获得完整的坑槽区域的边缘，提高了坑槽分割的完整性以及准确性；4、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法及装置在对坑槽区域进行分割时，利用边界点最大角原理依次获得多个三维点组成坑槽区域边缘，进一步地提高了坑槽分割的准确性，为坑槽体积的准确计算提供了良好的数据基础；5、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法及装置在对坑槽体积进行计算时，首先将三维点云映射在二维平面上，对二维平面进行分割后再反向映射回三维空间中，相比于直接对三维点云进行分割的复杂度低，计算方法的实时性高；6、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法及装置在对坑槽体积进行计算时，采用高精度三维点云来测量坑槽三维体积，三维点云精确还原了坑槽原始物理形态，在算法处理过程中误差较小，因此具有较高的体积测量准确度；7、本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法及装置在对坑槽体积进行计算时，针对坑槽点云非封闭性的特征，首次解决了开放坑槽体积测量的问题。附图说明图1为本专利技术提供的路面坑槽体积测量方法的流程图；图2为本专利技术的一个实施例中用于重建路面三维点云时的左右相机图像；图3为本专利技术的一个实施例中采集的路面三维点云；图4为本专利技术的一个实施例中分割获得的坑槽区域三维点云；图5为本专利技术的一个实施例中获得坑槽区域的二维平面图像；图6为本专利技术的一个实施例中三角分割后的坑槽区域的二维平面图像；图7为本专利技术的一个实施例中获得一个三棱柱的图像；图8为本专利技术的一个实施例中提供的模拟坑槽图像；图9为本专利技术的一个实施例中提供的路面坑槽体积测量装置结构图。具体实施方式三维点云：由多个三维点构成，每个三维点都有横坐标值、纵坐标值以及深度值，一般以相机左镜头为坐标系原点，横坐标值、纵坐标值以及深度值都是正值。边界点最大角原理：在某一边界点的多个邻近点中，边界点与任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路面坑槽体积测量方法，其特征在于，所述的路面包括路路平面区域以及坑槽区域，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、以平行于所述路平面区域的方向，采集路面三维点云；步骤2、对所述的路面三维点云进行分割，获得坑槽区域三维点云；步骤3、将所述坑槽区域三维点云向路平面区域方向进行投影，得到坑槽区域的二维平面；步骤4、对所述的坑槽区域的二维平面进行三角分割，获得多个三角形的坑槽二维平面；步骤5、将所述的多个三角形的坑槽二维平面以垂直于所述的路平面区域的方向反投影至三维空间中，获得多个三棱柱；所述三棱柱的三条边的高分别为步骤4中获得的三角形的坑槽二维平面中三个顶点在步骤3中投影前的坑槽区域三维点云中对应的三个三维点的深度值；步骤6、计算每个三棱柱的体积，求和后获得坑槽区域的体积。

【技术特征摘要】
1.一种路面坑槽体积测量方法，其特征在于，所述的路面包括路路平面区域以及坑槽区域，所述的方法按照以下步骤执行：步骤1、以平行于所述路平面区域的方向，采集路面三维点云；步骤2、对所述的路面三维点云进行分割，获得坑槽区域三维点云；步骤3、将所述坑槽区域三维点云向路平面区域方向进行投影，得到坑槽区域的二维平面；步骤4、对所述的坑槽区域的二维平面进行三角分割，获得多个三角形的坑槽二维平面；步骤5、将所述的多个三角形的坑槽二维平面以垂直于所述的路平面区域的方向反投影至三维空间中，获得多个三棱柱；所述三棱柱的三条边的高分别为步骤4中获得的三角形的坑槽二维平面中三个顶点在步骤3中投影前的坑槽区域三维点云中对应的三个三维点的深度值；步骤6、计算每个三棱柱的体积，求和后获得坑槽区域的体积。2.如权利要求1所述的路面坑槽体积测量方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括：步骤21、对所述的路面三维点云进行预处理操作，获得预处理后的三维点云，所述的预处理操作包括依次执行的降采样操作以及滤波操作；步骤22、根据预处理后三维点云中每个三维点的深度值大小，将三维点的深度值小于深度阈值的所有三维点删除，获得非路平面区域的三维点云，所述的深度阈值为预处理后三维点云中所有三维点深度值平均值的两倍；步骤23、在所述的非路平面区域的三维点云中，将深度值最大的三维点作为种子点，采用区域生长的方法获得初始坑槽区域三维点云；步骤24、采用边缘搜索的方法对所述初始坑槽区域三维点云中所有三维点进行处理，获得多个三维点组成坑槽区域边缘；步骤25、将所述坑槽区域边缘以内所有的三维点集合，获得所述的坑槽区域三维点云。3.如权利要求2所述的路面坑槽体积测量方法，其特征在于，所述的步骤21中降采样操作为体素网格滤波。4.如权利要求2所述的路面坑槽体积测量方法，其特征在于，所述的步骤22中，根据预处理后三维点云中每个三维点的深度值大小，采用RANSAC算法将三维点的深度值小于深度阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴清泉，曾伟刚，
申请(专利权)人：西安中科天塔科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61