[发明专利]一种水泥混凝土路面刻槽构造深度检测算法

摘要

本发明公开了一种水泥混凝土路面刻槽构造深度检测算法：输入图像三维数据矩阵，并对数据进行滤波处理；将滤波之后的三维图像数据矩阵进行分块处理，根据数据矩阵大小分成均匀的N块；逐块求该块对应的构造深度；逐块求得平均构造深度，对此N个平均构造深度求算术平均，即得该副图像的构造深度值TD。实现对水泥混凝土路面抗滑能力的实时、高效和定量的检测。本发明提出的方法计算简单、运行时间短，适合在实时的系统中采用。本发明提出的方法无需人工参与，采用面测量，法效率高且检测精确；消除了斜面的影响，适用范围广；可为水泥混凝土路面的养护管理提供有力的信息支持，提高了公路养护和管理水平。

主权项

1.一种水泥混凝土路面刻槽构造深度检测算法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1：输入图像三维数据矩阵，并对数据进行滤波处理；步骤2：将滤波之后的三维图像数据矩阵O′进行分块处理，根据数据矩阵大小分成均匀的N块：O₁,O₂,…O_t,…,O_N，其中，t取1，2，…N，一般取N≥4；步骤3：对O₁,O₂,…O_t,…,O_N逐块求该块对应的构造深度，包括以下步骤：（1）消除斜面：1）将数据块O_t再次均匀分为M块，一般取M≥4，分别求出M块的均值，并使均值的行列坐标取相应块中心点的行列坐标值，如果中心点有两个，则取行列坐标值较小的坐标值，共得到M个值，取这M个值中的前三个最大值点，根据此三点求出数据块O_t的拟合平面A_t；2）求出数据块O_t的均值，根据该均值得到一个水平的面L_t；3）用拟合平面A_t所有行列坐标对应的值减去水平的面L_t相应行列坐标对应的值，即得数据块O_t的补偿矩阵B_t；4）用数据块O_t所有行列坐标对应的值减去数据块O_t的补偿矩阵B_t相应行列坐标对应的值，即得消除斜面后的矩阵C_t；（2）对O₁,O₂,…O_t,…,O_N中每块均进行消除斜面后，得到消除斜面后的N块矩阵块C₁,C₂,…C_t,…,C_N，其中，t取1，2，…N；对C₁,C₂,…C_t,…,C_N逐块作如下操作：1）取滑动窗口H，H=11...111...1.........11...1s×s,]]>s＝2a+1,a＝1,2,…∞，让滑动窗口在C_t上整块滑动，保证滑动窗口不出现在重复的数据点上并经过所有数据点，每滑动一次，将窗口相应元素值与C_t中相应的数据值相乘，用乘积结果替换C_t中相应的数据值，保存滑动窗口H范围内的C_t的最大值和其原始坐标值，将非最大值的数据点全部置0；对C_t块处理完毕后，得到由最大值和0值组成的矩阵，该矩阵用MAX表示；2）取矩阵MAX中的前三个最大值，并确保相邻最大值的坐标位置距离d大于某一阈值，该阈值一般取滑动窗口H的大小S²；3）根据操作2）取得的三个最大值及其坐标，确定C_t块的拟合平面D_t；4）在C_t块的横、纵坐标范围内，求出该块拟合平面D_t下的体积；利用离散数据二重积分的方法，逐行求拟合平面D_t上相应行对应的面积，如图5所示，拟合平面上任意行h_t′（其中，t取1，2，…N）对应的面积近似等于斜线下阴影矩形的面积之和，然后逐列求出体积，由于横、纵坐标的取值间隔都是1，拟合平面D_t下的体积等于拟合平面D_t上对应坐标点的所有高度值之和SUM_t；5）用步骤4）相同的方法，在C_t块的横纵坐标范围内，先求出该块数据对应数据面上任意行h_t的面积，如图6所示，然后逐列求出体积，即消除斜面后C_t块的高度值之和CSUM_t；6）利用铺沙法，通过公式1，用C_t块上的体积之差除以C_t块所占面积，结果即为C_t块对应的平均构造深度值MTD_t；（公式1）；步骤4：经过步骤3对O₁,O₂,…O_t,…,O_N逐块求得平均构造深度MTD₁,MTD₂,…,MTD_t,…,MTD_N，利用公式2，对此N个平均构造深度求算术平均，即得该副图像的构造深度值TD；TD=MTD1+MTD2+···+MTDt+···+MTDNN]]> （公式2）；步骤5：结束。