一种多功能路面状况激光三维检测方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能路面状况激光三维检测方法，包括如下步骤：使用高速激光二维轮廓阵列扫描仪，其扫描基于光学三角测量原理；有旋转的多面镜扫描、二维CMOS阵列结构；其中，二维CMOS阵列扫描仪的半导体激光发生器发出X平面光幕，并在目标物体外表面形成一条轮廓线，扫描仪收集被物体反射回来的光并将其投影到二维CMOS阵列，形成目标物体剖面图形信息，轮廓线的长度用X轴计量，轮廓线的高低用Z轴计量。本发明专利技术不受速度限制，该法可将路面破损、路面平整度、路面车辙、路面构造深度的测量合而为一，得到道路数据信息实现了高集成度、多功能。多功能。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能路面状况激光三维检测方法


[0001]本专利技术涉及道路检测
，具体为一种多功能路面状况激光三维检测方法。

技术介绍

[0002]目前，路面破损、路面平整度、路面车辙、路面构造深度及路面跳车五项指标主要是采用光学传感器(包括激光和CCD图像传感器)进行检测，属非接触的快速、无损检测设备。主要缺点是：(1)现多功能路面状况检测系统是多项指标可同时检测的集合体，由多项检测子系统组成，子系统越多，其部件也越多，由此带来的故障率也高；(2)路面破损摄像或线扫描技术的使用如果没有其他辅助手段的帮助，单凭二维路面图像，对拥包、波浪、沉陷等破损很难准确识别；(3)摄像或面扫描、线扫描的照明方式主要有多阵列无影灯照明及线状或带状激光照明等；无影灯照明亮度均匀，照明范围宽，不足的是耗电太大，安装位置低使承载车的越野或通过性能降低。采用线状或带状激光照明的好处是耗电很小，且能与车辙的线状激光共用激光器，达到减少另部件的目的。不足的是目前普遍使用的线状或带状激光照明亮度不均匀，亮度分布为中间高两头低，有光衰的现象。照明范围也太窄，与CCD的线扫描容易发生偏离，需经常调整；(4)路面激光平整度仪低速情况下，检测数据不准确，一般都偏大，承载车的启动和停止段对检测数据均有较大影响，同时在转弯道上，检测数据也都偏大。目前采用加速度传感器补偿或修正激光测距机因车体振动产生的位置误差，但在以上特殊情况下，不但没有达到修正补偿目的，反而使误差增大。(5)目前国内普遍使用的车辙检测主要有：激光横向多点式和线状激光全车道式两类。激光横向多点式采用3
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30个激光位移传感器测量横断面上一些离散点的相对高程。激光位移传感器的数量决定了车辙检测的精度，如激光位移传感器太少，测量出最高点和最低点难与和路面的真实高低点相符，即漏测太多，得不到真实的车道横断面形状。为减小误差，若增加足够数量的激光位移传感器和合理的设计间距，也能够得到近似连续的车道横断面形状，但设备结构复杂，成本又难以承受。另外，为达到一个车道的检测，激光位移传感器的安装横梁长度超过车体宽度，给行车安全带来极大危险，为达到安全检测只能实行交通管制。线状激光全车道式测量的完整的车道横断面信息，漏测较少，因使用线状激光投影测量技术，其测量精度较激光位移传感器低；(6)目前国内的路面状况三维检测技术是基于线扫描技术，增加倾斜扫描，以获取路面病害的相对高程，主要采用投影测量技术，未实现真三维路面状况扫描技术。

技术实现思路

[0003]针对以上问题，本专利技术提供了一种多功能路面状况激光三维检测方法，将路面破损、路面平整度、路面车辙、路面构造深度的测量合而为一。
[0004]根据本专利技术的一个目的，本专利技术提供一种多功能路面状况激光三维检测方法，包括如下步骤：
[0005]使用高速激光二维轮廓阵列扫描仪，其扫描基于光学三角测量原理；有旋转的多面镜扫描、二维CMOS阵列结构；
[0006]其中，二维CMOS阵列扫描仪的半导体激光发生器发出X平面光幕，并在目标物体外表面形成一条轮廓线，扫描仪收集被物体反射回来的光并将其投影到二维CMOS阵列，形成目标物体剖面图形信息，轮廓线的长度用X轴计量，轮廓线的高低用Z轴计量。
[0007]进一步地，扫描仪纵、横向采样密度或分辨率≤1mm，纵、横向扫描点的平均间距为1毫米，或根据需求的最低要求设定分辨率，高速激光二维轮廓扫描仪和路面破损摄像并用，对路面进行实时采集二维路面图像和近似完整的路面三维图形，离线同步定位显示，将三维扫描数据与高清晰度的线扫描路面图像相结合进行定性、定量识别与分析，提高路面破损识别的准确性。
[0008]进一步地，三维图形的纵、横向采样密度或分辨率均≤1mm或能达到0.1mm，纵、横向扫描点的平均间距为1毫米，采样得到的几乎就是连续的数据，前后的扫描能够用搭接部分进行对准，重复此过程就能够得到一个精确完整的路面三维图形，单独使用高速激光二维轮廓扫描仪则可完全取代路面破损检测与车辙检测设备，实现精确完整的路面三维图形描述。
[0009]进一步地，扫描的三维图形的Z轴分辨率≤1mm，从路面的三维图形上得到纵向高程值或相对高程值，可获得车辙信息，通过加速度计可以实现平整度、构造深度测量。
[0010]进一步地，一般平整度纵向线选择在左右两车轮经过的路径上，应用该平整度测量法独具的特色还在于数据收集完毕后，操作者能控制纵向线的位置和数量，得到多个行进轨迹的平整度、构造深度。
[0011]进一步地，利用惯导测量部件、全球定位系统接收器等整合到系统中，生成的数据与得到的路面轮廓数据穿插在一起，还可扩展得到平曲线，纵、横坡数据。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013]本专利技术方法不受速度限制，该法将路面破损、路面平整度、路面车辙、路面构造深度的测量合而为一，得到道路数据信息实现了高集成度、多功能。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1
[0016]多功能路面状况激光三维检测技术使用高速激光二维轮廓阵列扫描仪，其扫描基于光学三角测量原理；有旋转的多面镜扫描、二维CMOS阵列等结构。其中：二维CMOS阵列扫描仪的半导体激光发生器发出X平面光幕，并在目标物体外表面形成一条轮廓线，扫描仪收集被物体反射回来的光并将其投影到二维CMOS阵列，形成目标物体剖面图形信息，轮廓线的长度用X轴计量，轮廓线的高低用Z轴计量。
[0017]如扫描仪纵、横向采样密度(或分辨率)≤1mm，纵、横向扫描点的平均间距为1毫米，或根据需求的最低要求设定分辨率，高速激光二维轮廓扫描仪和路面破损摄像并用，对路面进行实时采集二维路面图像和近似完整的路面三维图形，离线同步定位显示，将三维扫描数据与高清晰度的线扫描路面图像相结合进行定性、定量识别与分析，提高路面破损
识别的准确性，也为路面破损的自动识别提供了更多的方法和数据。
[0018]如三维图形的纵、横向采样密度(或分辨率)均≤1mm或能达到0.1mm较佳，纵、横向扫描点的平均间距为1毫米，采样得到的几乎就是连续的数据，前后的扫描能够用搭接部分进行对准，重复此过程就能够得到一个精确完整的路面三维图形，单独使用高速激光二维轮廓扫描仪则可完全取代路面破损检测与车辙检测设备，实现精确完整的路面三维图形描述。
[0019]在此基础上，如扫描的三维图形的Z轴分辨率≤1mm，从路面的三维图形上得到纵向高程值(或相对高程值)，可获得车辙信息，通过加速度计可以实现平整度、构造深度测量。一般平整度纵向线选择在左右两车轮经过的路径上，应用该平整度测量法独具的特色还在于数据收集完毕后，操作者能控制纵向线的位置和数量，得到多个行进轨迹的平整度、构造深度。其独特的优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能路面状况激光三维检测方法，其特征在于，包括如下步骤：使用高速激光二维轮廓阵列扫描仪，其扫描基于光学三角测量原理；有旋转的多面镜扫描、二维CMOS阵列结构；其中，二维CMOS阵列扫描仪的半导体激光发生器发出X平面光幕，并在目标物体外表面形成一条轮廓线，扫描仪收集被物体反射回来的光并将其投影到二维CMOS阵列，形成目标物体剖面图形信息，轮廓线的长度用X轴计量，轮廓线的高低用Z轴计量。2.根据权利要求1所述的多功能路面状况激光三维检测方法，其特征在于，扫描仪纵、横向采样密度或分辨率≤1mm，纵、横向扫描点的平均间距为1毫米，或根据需求的最低要求设定分辨率，高速激光二维轮廓扫描仪和路面破损摄像并用，对路面进行实时采集二维路面图像和近似完整的路面三维图形，离线同步定位显示，将三维扫描数据与高清晰度的线扫描路面图像相结合进行定性、定量识别与分析，提高路面破损识别的准确性。3.根据权利要求1所述的多功能路面状况激光三维检测方法，其特征在于，三维图形的纵、横向采样密度或分辨率均≤1mm或能达到0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣，杨静，亓祥宇，卢毅，李国辉，黄宗才，郝建云，岳晋伟，
申请(专利权)人：云南省公路科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：