1、隨著高速公路建設(shè)的快速發(fā)展,公路檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理已成為我國(guó)公路建設(shè)領(lǐng)域的重要任務(wù)。裂縫是評(píng)價(jià)路面質(zhì)量最重要的參數(shù)之一,是大部分病害的早期表現(xiàn)形式,直接影響著公路使用壽命和行車(chē)安全,及早發(fā)現(xiàn)裂縫并進(jìn)行維護(hù)可以及時(shí)避免裂縫進(jìn)一步發(fā)展造成的嚴(yán)重影響?；诮Y(jié)構(gòu)光的公路路面裂縫三維檢測(cè)技術(shù)具有數(shù)據(jù)精度高、特征豐富,對(duì)路面陰影、黑斑以及對(duì)隨機(jī)噪聲不敏感等優(yōu)勢(shì),很好的克服了基于二維灰度圖像的路面裂縫檢測(cè)技術(shù)存在的對(duì)于路面修補(bǔ)、油污、輪胎痕跡、陰影、光照

2、不均等干擾因素敏感的問(wèn)題,有效的提高了路面裂縫識(shí)別率,成為路面裂縫自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域新的發(fā)展方向。
　　本課題圍繞結(jié)構(gòu)光三維裂縫檢測(cè)技術(shù)這一主題,對(duì)結(jié)構(gòu)光三維裂縫檢測(cè)系統(tǒng)中存在的光條中心提取無(wú)法兼顧速度與精度的問(wèn)題、三維路面輪廓信號(hào)特征提取問(wèn)題以及裂縫檢測(cè)系統(tǒng)的決策可靠性問(wèn)題這三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究。裂縫在結(jié)構(gòu)光檢測(cè)時(shí)體現(xiàn)為光條的微小變形信息,光條中心提取方法須具有較高的精度才能保證微小變形信息的精確提取,才能確保三維數(shù)據(jù)中裂縫及其他病

3、害特征提取的準(zhǔn)確性,而面對(duì)海量的公路路面數(shù)據(jù),提高光條中心提取的速度也是至關(guān)重要的;經(jīng)過(guò)光條中心提取、標(biāo)定之后得到的三維路面輪廓信號(hào)病害特征豐富,只有將各個(gè)病害從主輪廓中分離,并且分離時(shí)不破壞主輪廓信息,才能保證裂縫及平整度等其他參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性,而病害與主輪廓的良好分離一直是路面輪廓信號(hào)處理的難點(diǎn);在檢測(cè)裂縫的過(guò)程中,不可避免的會(huì)出現(xiàn)裂縫漏檢和誤判的情況,分析裂縫檢測(cè)的可靠性是裂縫檢測(cè)領(lǐng)域重要的研究問(wèn)題。因此針對(duì)目前已有光條中心提取方

4、法無(wú)法滿(mǎn)足高精度高速度的問(wèn)題、三維路面輪廓信號(hào)特征較難分離的問(wèn)題、裂縫檢測(cè)系統(tǒng)決策可靠性問(wèn)題,本文研究了相應(yīng)的解決辦法。
　　本文主要研究工作如下:
　　(1)結(jié)構(gòu)光光條中心提取的精度和速度直接影響著結(jié)構(gòu)光三維裂縫檢測(cè)系統(tǒng)中三維數(shù)據(jù)精度和處理速度。針對(duì)目前結(jié)構(gòu)光光條中心提取方法不能兼顧高精度和高速度的問(wèn)題并結(jié)合路面光條圖像復(fù)雜多變、中心提取困難的特點(diǎn),提出了基于脊線(xiàn)跟蹤與海森(Hessian)矩陣相結(jié)合的光條中心提取方法。提

5、出的方法利用Radon變換獲取光條感興趣區(qū)域(ROI),在ROI區(qū)域中利用Hessian矩陣計(jì)算光條的亞像素坐標(biāo),利用脊線(xiàn)跟蹤方法提取圖像的光條中心線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明,本文方法兼有 Hessian矩陣提取光條精度高、抗噪性好和脊線(xiàn)跟蹤處理圖像點(diǎn)數(shù)少,處理速度快的優(yōu)點(diǎn)。
　　(2)針對(duì)目前路面輪廓信號(hào)裂縫特征提取方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)裂縫準(zhǔn)確檢測(cè)以及裂縫與主輪廓良好分離的問(wèn)題,提出了基于稀疏分解的公路路面裂縫特征提取方法。該方法將稀疏分解理論引入到

6、了路面輪廓信號(hào)處理領(lǐng)域中,根據(jù)路面裂縫信號(hào)特征,建立匹配的過(guò)完備原子庫(kù),利用匹配追蹤算法實(shí)現(xiàn)裂縫特征參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)以及路面裂縫特征與路面主輪廓的分離。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的方法能夠在不破壞路面主輪廓完整性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)路面裂縫特征信息與主輪廓的良好分離,實(shí)現(xiàn)路面裂縫特征參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算。
　　(3)針對(duì)結(jié)構(gòu)光三維裂縫檢測(cè)系統(tǒng)決策可靠性問(wèn)題,建立了基于假設(shè)檢驗(yàn)的公路路面裂縫識(shí)別決策模型。首先綜合分析了基于結(jié)構(gòu)光的公路路面裂縫三維檢測(cè)