道路脱空区域面积演化预测方法技术

道路脱空区域面积演化预测方法

【技术实现步骤摘要】
道路脱空区域面积演化预测方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于路面脱空病害检测
，具体涉及道路脱空区域面积演化预测方法
、
电子设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]道路是车辆安全行驶的基础
。
近年来，受到城市道路地下管网漏损
、
雨水冲刷
、
周边施工扰动因素的影响，道路内部会出现材料松散，并逐渐演化为脱空
。
脱空的出现，会使得道路出现沉降
、
变形
、
结构承载力下降，进而演化为空洞，甚至引发道路塌陷等事件，成为道路车辆安全行驶的严重威胁
。
道路塌陷事件呈逐年增加趋势，严重威胁人们的出行安全，成为社会关注的重点问题
。
道路内部脱空区域的面积越大，表明道路内部脱空范围越大，对道路技术状况和承载能力的影响范围越大
。
当发现道路内部脱空区域面积较大时，需要道路检测和养护人员迅速采取措施，对道路内部病害成因进行分析，并开展修复工作
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种道路脱空区域面积演化预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
采用探地雷达采集道路内部图像，对采集的道路内部图像进行图像降噪处理，得到重构的道路内部图像；
S2、
将步骤
S1
得到的重构的道路内部图像设置增益系数，对重构后的道路内部图像进行初步病害识别，得到初步病害识别的道路内部图像；
S3、
将步骤
S2
得到的初步病害识别的道路内部图像进行病害目标区域的提取，得到病害道路内部脱空区域图像数据；
S4、
基于步骤
S3
得到的病害道路内部脱空区域图像数据得到病害道路脱空区域，将内窥镜深入病害道路脱空区域，通过内窥镜显示器确定病害道路脱空区域的顶板位置和底板位置，测量顶板位置和底板位置的距离，为病害道路脱空区域的实际高度，将病害道路脱空区域中注水，直至注满水，并记录注水的体积为病害道路脱空区域实际体积，然后计算病害道路内部脱空区域面积
、
病害道路脱空区域实际面积；
S5、
根据步骤
S4
计算得到的病害道路脱空区域实际面积构建病害道路脱空区域面积演化模型；步骤
S5
的具体实现方法包括如下步骤：
S5.1、
采集不同时刻
、、
…
、
的病害道路内部脱空区域雷达图像，按照步骤
S1
‑
S4
的方法计算病害道路内部脱空区域面积
、、
…
、
，根据病害道路脱空区域实际面积计算表达式计算病害道路脱空区域实际面积
、、
…
、
；
S5.2、
利用威布尔分布的可靠度函数拟合
、、
…
、
与
、、
…
、
的关系，构建病害道路脱空区域面积演化模型；威布尔分布的可靠度函数的计算表达式为：；其中，
、、
依次为偏移参数
、
尺度参数
、
形状参数；得到病害道路脱空区域面积演化模型，计算表达式为：
。2.
根据权利要求1所述的一种道路脱空区域面积演化预测方法，其特征在于，步骤
S1
的具体实现方法包括如下步骤：
S1.1、
采用探地雷达采集道路内部图像，将采集的道路内部图像数据构建为道路内部图像数据矩阵
A
，；其中，为采集的道路内部图像的第
i
个波的时域数据，
m
为通道总数；；其中，为采集的道路内部图像的第
i
个波的第个振幅数据，
n
为总个数；
S1.2、
构建道路内部图像的背景噪声频率矩阵：
S1.2.1、
建立直角坐标系，其中，以道路内部图像左上角的顶点为坐标原点，水平向右为
x
轴正方向，竖直向下为
y
轴正方向，并定义1个像素的长度为单位长度，设置道路内部图像尺寸为
a
×
b
，
a
为沿
x
轴方向的图像长度，
b
为沿
y
轴方向的图像长度；
S1.2.2、
人工选定没有病害的道路区域位置，并随机框选出
10
×
b
尺寸的没有病害的道路区域，设置没有病害的道路区域的波形时域数据矩阵为
R
，包括
10
个单道波的波形时域数据，表达式为：；；其中，为第
i
个单道波的波形时域数据，为第
i
个单道波中第
g
个振幅数据，
T
为矩阵转置；
S1.2.3、
采用傅里叶变换的方式，分别将单道波形时域数据转换为单道波形频域数据，计算表达式为：；其中，为第
i
个单道波的波形频域数据，为虚数单位，为频率，为时间；得到没有病害的道路区域的波形频域数据矩阵；
S1.2.4、
根据步骤
S1.2.2
的单道波的波形时域数据计算频率，构建背景噪声频率矩阵，其中，为第
i
个单道波的波形时域数据计算得到的频率，
m
为通道总数；
S1.3、
将步骤
S1.1
采集的道路内部图像的时域数据转换为频域数据，转换表达式为：；其中，为采集的道路内部图像的第
i
个波的频域数据，得到采集的道路内部图像的波形频域数据矩阵；然后根据步骤
S1.1
采集的道路内部图像的波形时域数据计算频率，构建道路内部图像的频率矩阵，其中，为采集的道路内部图像的第
i
个波形时域数据计算的频率；以背景噪声频率矩阵
C
为比较对象，遍历
L
中所有元素，删除
L
中与
C
相同的元素，然后删除
F
中对应的元素，得到遍历后的道路内部图像的波形频域数据矩阵，其中为第
p
个遍历后的道路内部图像的波形频域数据；
S1.4、
将步骤
S1.3
得到的遍历后的道路内部图像的波形频域数据矩阵中的频域数据转换为时域数据，采用傅里叶变换的计算表达式为：；其中，为第
i
个遍历后的道路内部图像的波形频域数据对应的时域数据，得到遍历后的道路内部图像的波形频域数据矩阵对应的时域矩阵
H
为：
；；其中，为第
i
个遍历后的道路内部图像的波形频域数据对应的时域数据的第个振幅数据；
S1.5、
将步骤
S1.4
得到的遍历后的道路内部图像的波形频域数据矩阵对应的时域矩阵进行道路内部图像的重构；
S1.5.1、
首先将遍历后的道路内部图像的波形频域数据矩阵对应的时域矩阵
H
中的进行遍历，得到最大值和最小值；
S1.5.2、
对
H
中的振幅数据进行标准化处理，映射到灰度图像的灰度值范围
0~255
区间内，计算表达式为：；其中，为标准化处理后的振幅数据；
S1.5.3、
基于步骤
S1.5.2
标准化处理后的振幅数据构建单道矩阵，表达式为，然后基于单道矩阵构建全部通道矩阵；
S1.5.4、
将步骤
S1.5.3
得到的全部通道矩阵
K
中的元素值作为灰度值，以二维图像的
x
轴方向作为雷达采样数据的运动方向，以二维图像的
y
轴方向作为道路深度方向，绘制灰度图
M
，得到重构的道路内部图像
。3.
根据权利要求2所述的一种道路脱空区域面积演化预测方法，其特征在于，步骤
S2
的具体实现方法包括如下步骤：
S2.1、
将步骤
S1
得到的重构的道路内部图像沿图像的竖直方向进行划分，设置划分数量为
Nh
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟安鑫，邹雄伟，孙茂棚，周崇毅，刘星，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：