一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法技术

本发明专利技术公开了一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，属于移动测量系统路面病害检测技术领域。本发明专利技术包括以下实施步骤：对原始点云进行滤波获得路面点云，将路面点云进行高斯平滑去噪，将路面点云数据预处理为道路行驶方向和道路横断面方向，分别获取两个方向上的剖面；采用道格拉斯‑普克算法拟合道路剖面的轮廓，分析坑槽剖面的积分不变性和微分特征，根据特征约束自动识别路面坑槽点云；通过点云的连续性和点云间的距离约束进行聚类去噪，通过形状约束分析进一步确定坑槽。以坑槽矢量化的轮廓得到坑槽面积，以坑槽点云最低点到坑槽边界所在面的距离为坑槽的深度。

【技术实现步骤摘要】
一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法
本专利技术公开了一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，属于移动测量系统路面病害检测

技术介绍
路面坑槽如果不能及时发现，会严重影响道路的寿命与使用功能，甚至造成交通事故，因此一种高效精细的路面坑槽提取方法至关重要。目前传统目视法的道路坑槽检测影响公路正常行驶、成本高、耗费大量的人力物力，与当今日益增长的道路养护需求不符。国内外对于路面坑槽的提取正在实现由人工测量到自动化提取的转变。这种转变大大提高了坑槽检测的效率，而且可以在不影响行车安全的情况下快速得到路面坑槽的信息，为公路养护管理提供数据支撑。现有技术存在如下不足：数字图像识别路面坑槽容易受到光照、水渍、道路及其他病害的影响；基于三维点云的特征图像识别中，坑槽受病害区域深度和面积的影响，导致轻微病害识别效果不好；不能进行坑槽精细提取。
技术实现思路
本专利技术公开了一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，以解决现有技术中，轻微病害识别效果不好、不能进行坑槽精细提取的问题。<br>一种连续剖面点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.对原始点云滤波，去除非路面点云的影响，消除非路面噪声，仅保留路面点云；/nS2.道路剖面提取及轮廓拟合，沿道路行车方向，间隔设定距离，对点云进行分块，以道路行驶方向的剖面作为道路的横向剖面，以道路横断面方向的剖面作为纵向剖面，用道格拉斯普克算法拟合道路剖面上的点云，简化复杂的道路点云，显示道路的形态；/nS3.坑槽特征判定，计算剖面上轮廓点的积分不变量，根据其积分不变量的值判断其凹凸性，以轮廓点为凹的点作为起始点，分别向左右进行梯度值计算，以梯度值的大小作为坑槽点的生长条件，提取坑槽点云；/nS4.获得坑槽点云...

【技术特征摘要】
1.一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.对原始点云滤波，去除非路面点云的影响，消除非路面噪声，仅保留路面点云；
S2.道路剖面提取及轮廓拟合，沿道路行车方向，间隔设定距离，对点云进行分块，以道路行驶方向的剖面作为道路的横向剖面，以道路横断面方向的剖面作为纵向剖面，用道格拉斯普克算法拟合道路剖面上的点云，简化复杂的道路点云，显示道路的形态；
S3.坑槽特征判定，计算剖面上轮廓点的积分不变量，根据其积分不变量的值判断其凹凸性，以轮廓点为凹的点作为起始点，分别向左右进行梯度值计算，以梯度值的大小作为坑槽点的生长条件，提取坑槽点云；
S4.获得坑槽点云和少量的噪声点，以点云的间距和连续性作为聚类条件，将坑槽点云聚类，根据聚类点云的个数删除噪声；
S5.采用AlphaShapes算子从离散坑槽点集中获取坑槽的边界轮廓，根据获取边界得椭圆率和面积，删除非坑槽，完成路面坑槽轮廓精细提取。


2.根据权利要求1所述的一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤：
S1.1.根据扫描线上相邻点之间的高程关系进行激光点生长聚类，形成完整的地物目标点集；
S1.2.根据点集的高程和相邻点间的水平距离判断点集类型，点集类型有路面点和独立地物点；
S1.3.保留路面点云，删除非路面点云；
S1.4.利用高斯函数进行剖面线上相邻点权重计算，公式如下：其中：x为随机变量；σ为尺度参数，即x的标准差；为x的均值，等于0；
S1.5.根据高斯函数计算的权重进行点云的平滑去噪，高程值计算公式如下：Hi＝Hi-1*w1+Hi*w2+Hi+1*w3，其中：Hi-1、Hi、Hi+1分别为相邻三点的高程值；w1、w2、w3分别为各点所占的权重，w1＝w3＝0.274，w2＝0.452。


3.根据权利要求1所述的一种连续剖面点云特征分析的路面坑槽提取方法，其特征在于，所述步骤S2中设定距离指十米，步骤S2包括如下子步骤：
S2.1.以道路行驶方向的剖面作为道路的横向剖面，以道路横断面方向的剖面作为纵向剖面；
S2.2.连接道路剖面上首尾两个端点AB，计算剖面上的点到直线AB的距离ds，在剖面上找出距离直线AB最大的一点S，ds计算公式如下：其中：x0为剖面上点的横坐标，y0为剖面上点的纵坐标；
S2.3.判断S到直线AB的距离是否大于设定的阈值；
S2.4.如果此距离大于等于设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘如飞，畅陈豪，柴永宁，马新江，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37