[发明专利]一种道路几何线型和路面三维结构重构系统及重构方法

说明书

发明提供一种道路几何线型和路面三维结构重构系统及重构方法。该系统包括纵向距离传感器、两个线激光测距仪、几何测量系统、采集卡和中央处理计算机系统。所述纵向距离传感器记录车辆行驶里程。所述线激光测距仪在车辆行进过程中等间隔获取路面横断面的高程信息。所述几何测量系统实时获取车辆所在位置的地理坐标信息和车辆姿态信息。所述中央处理计算机系统建立道路路面立体三维模型。该重构方法包括转换坐标、形成路面点云、建立道路路面立体三维模型和识别立体病害等步骤。该系统通过路面三维重构技术将路面的立体模型重新生成，并且利用颜色来区分不同深度信息，增加了路面立体变形病害的辨识度。

技术领域

本发明涉及道路检测技术领域，特别涉及路面立体病害检测和定位方法。

背景技术

路面的立体变形病害不仅影响到行车的舒适性，甚至对行车的安全性产生极大影响，例如路面坑塘可能会造成高速行驶的车辆爆胎，较深的车辙可能导致车辆失稳，因此快速、准确检测路面立体病害是病害整治的前提和基础，是道路安全运行的重要保障。

现有技术中通常采用二维图片分析和线激光测距仪检测的方法对路面病害进行识别。然而，基于二维图片的路面病害识别技术受到道路阴影和油污等噪声因素的影响，检测结果需要人为纠正。利用激光测距仪对路面三维表观进行检测和重构的方法在横断面的采样间隔较大，不利于宽度较小的立体病害辨识。横断面扫描点的平面坐标位置具有一定的偏差。同时，GPS和陀螺仪独立工作不利于提高几何线型数据的精度。对养护维修的指导性不足。

因此，亟需开发一种可靠的路面立体病害检测和定位方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种道路几何线型和路面三维结构重构系统及重构方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种道路几何线型和路面三维结构重构系统，包括纵向距离传感器、两个线激光测距仪、几何测量系统、采集卡和中央处理计算机系统。

所述纵向距离传感器记录车辆行驶里程。所述线激光测距仪在车辆行进过程中等间隔获取路面横断面的高程信息。所述几何测量系统实时获取车辆所在位置的地理坐标信息和车辆姿态信息。所述中央处理计算机系统实时获取纵向距离传感器、线激光测距仪和几何系统的参数，计算并储存包含道路线型的路面三维点云坐标。所述中央处理计算机系统通过路面三维点云坐标建立道路路面立体三维模型。

进一步，所述几何测量系统集成有GPS和陀螺仪。

进一步，所述线激光测距仪采用非接触式3D线激光距离扫描仪。所述线激光测距仪对路面宏观纹理进行扫描，获得反应路面横断面高程信息的点云数据。其中，每个横断面上的采样点数不少于1500 个。

进一步，所述线激光测距仪每间隔20cm采集一个横断面的高程信息。

进一步，GPS外接天线安装在车辆中轴线位置处。所述两个线激光测距仪分别布置在GPS外接天线的两侧。

本发明还公开一种采用上述系统的道路几何线型和路面三维结构重构方法，包括以下步骤：

1)在车辆上部署检测系统。

2)启动车辆和检测系统。车辆行进过程中，纵向距离测量传感器测量累积行驶里程。线激光测距仪按照等间隔获取路面横断面高程信息。几何系统实时采集车辆行驶路径下的地理位置坐标信息和车辆姿态信息。

3)将行车轨迹下经纬度坐标转换为空间直角坐标。

4)将路面高程信息与平面坐标进行叠加，形成路面高密度点云。

5)将步骤4)所得三维点云坐标绘制为空间曲面，建立道路路面立体三维模型。

进一步，步骤5)中，根据深度信息对三维模型图像进行着色。