一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法技术

本发明专利技术提出一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，属于车辙深度计算技术领域。包括以下步骤：S1.在车辆上安装气压式减振器、压电式加速度传感器和至少两台三维线结构光相机，采集路面图像数据和车辆的加速度数据；S2.将采集到的路面图像数据进行预处理；S3.消除车辆振动对采集数据的影响；S4.将三维线结构光相机采集到的路面图像数据进行融合；S5.构建三维空矩阵和平面断层切割，完成路面车辙病害的三维重构；S6.基于路面车辙病害三维重构计算车辙深度。解决了现有技术中存在的路面车辙深度计算不全面、不准确、所需算力大、计算速度慢、效率低的技术问题。效率低的技术问题。效率低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法


[0001]本申请涉及车辙深度计算方法，尤其涉及一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，属于车辙深度计算


技术介绍

[0002]路面车辙威胁车辆安全行驶，车辙的成因复杂，不仅会发生在表面层，也可能发生在中下面层，车辙的出现会使路面使用性能大大降低，严重影响路面的使用质量和服务寿命。
[0003]路面车辙中，车辙的深度对行车安全的影响程度较大，车辙深度越深，轮胎对车辙的冲击力越大，车辙区域对轮胎的反作用力越大，将导致车辙病害的发育速度增加、车辆轮胎的寿命减少。同时，较深的车辙产生更大的颠簸，影响行车舒适性；雨天时，车辙内部积水多，易引发车辆漂移，同时，易对车辆造成难以预判的颠簸影响，车速较高时，将对车辆行驶安全造成极大威胁。
[0004]为此，有研究人员提出了一种激光车辙仪的校准系统及方法(CN113358050A)，该系统包括分别安装在车头和车尾的两个激光车辙仪，用于测量路面车辙深度。此种方法可采集两次车辙深度信息，通过加权平均的方式，降低车辙深度的测量误差。但此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.在车辆上安装减振器、加速度传感器和至少两台三维线结构光相机，采集路面图像数据和车辆的加速度数据；S2.将采集到的路面图像数据进行预处理；S3.消除车辆振动对采集数据的影响；S4.将三维线结构光相机采集到的路面图像数据进行融合；S5.构建三维空矩阵和平面断层切割，完成路面车辙病害的三维重构；S6.基于路面车辙病害的三维重构计算车辙深度，包括以下步骤：S61.建立虚拟平面VS，虚拟平面VS与行车方向和道路平面垂直；S62.提取车辙三维矩阵M的第一页矩阵MWH1，其中，W方向为道路横断面方向，H方向为行车方向；S63.选取矩阵MWH1的第一列向量对应的全部元素，依次编号为N1,N2,
…
,NH；S64.将虚拟平面VS移动至N1位置，记录虚拟平面VS与三维矩阵M的切割平面为VN1；S65.以N1点为起点，N1点的元素为0，搜索与N1点上方、下方、左方、右方、左上、右上、左下、右下共8个方向相连的元素为0的点，并记录；S66.以N1点与8个方向相连的元素为0的点为基准点，搜索8个方向相连的元素为0的点，并记录；S67.重复S66，直至无法搜索到与8个方向相连点的下方、左下、右下3个方向元素为0的点，停止搜索；S68.将全部搜索到的0元素，定义为新的区域PPN1；S69.建立卷积矩阵Ux,Uy，分别如下：S69.建立卷积矩阵Ux,Uy，分别如下：将切割平面VN1分别与卷积矩阵Ux，Uy进行卷积运算，将卷积最大值作为输出值，将输出结果记为PL1；S610.计算PPN1与PL1的交集，将得到车辙底部轮廓线，记为PLN1，PLN1在横断面方向对应的坐标依次记为：PLN11,PLN12,
…
,PLN1(W
‑
1),PLN1W；S611.依次计算PLN1在PLN11,PLN12,
…
,PLN1(W
‑
1),PLN1W位置处至MWH1的竖直距离HN11,HN12,
…
,HN1W；S612.依次将虚拟平面VS移动至点N2,
…
,NH上，并重复S64～步骤S611，依次得到点N2,
…
,NH断面对应的车辙底部轮廓线PLN2，PLN3
…
PLNW；依次得到车辙底部轮廓线PLN2对应的竖直距离HN21,HN22,
…
,HN2W；依次得到车辙底部轮廓线PLNW对应的竖直距离HNW1，HNW2,
…
,HNWW；
S613.根据S611和S612可得到车辙的深度矩阵HH，具体如下：2.根据权利要求1所述的一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，其特征在于，采集路面图像数据的方法是：驾驶车辆且将车速控制在70km/h内，利用三维线结构光相机采集路面图像；采集车辆的加速度数据的方法是：采用加速度传感器采集车辆多个方向的加速度数据。3.根据权利要求2所述的一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，其特征在于，S2具体是，包括以下步骤：S21.对图像进行变换；将小波分解层数设置为10，小波基选择Haar，如下公式：其中，V为支撑域的范围，ψ为小波基的值；S22.对图像进行增强；S23.对图像进行编码压缩。4.根据权利要求3所述的一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，其特征在于，S3具体是，将加速度传感器采集到的加速度数据作为修正值，对三维结构光相机采集到的路面图像数据进行修正，如下公式：me2+ce1+ke2＝F(t)其中，m为压电晶体的质量kg，c为胶层的阻尼系数N
·
s/m，k为压电晶体的刚度系数N/m，e为压电晶体的位移m，e1为压电晶体的速度m/s，e2为压电晶体的加速度m/s2，F(t)为作用于压电式加速度传感器的外力N。5.根据权利要求4所述的一种基于路面车辙病害三维重构的车辙深度计算方法，其特征在于，S4具体是，包括以下步骤：S41.将待融合的三维点云图A1、A2分别进行平面投影，投影后的图像记为B1、B2；S42.对图像B1和B2分别进行傅里叶变换：其中，f(q,r)代表图像像素矩阵，M和N为图像像素矩阵的行和列，q＝0,1
…
M
‑
1，r＝0,1
…
N
‑
1；F(u,...

【专利技术属性】
技术研发人员：周子益，孟安鑫，安茹，阚倩，孙茂棚，庄蔚群，
申请(专利权)人：深圳市交通科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：