测量路面三维纹理的激光约束双目鲁棒算法

为提升激光约束双目重构算法测量路面三维纹理的普适性,增强算法的抗光干扰能力,解决激光约束目标在变化光照下的鲁棒提取问题,基于Faster-RCNN(faster-region based convolutional neural network)构建激光约束识别模型,提取5~1050 lux光照范围内人为构造的激光约束目标,对待测路面的约束目标开展子区域分割,进而实现子区域分割立体匹配下双目三维重构。结果表明:改进算法在1050 lux光照强度下的平均构造深度测量值与铺砂法的拟合系数为0.987,优于原激光约束双目重构算法的0.887;在5~1050 lux光照范围内,改进算法最大波动误差、平均波动误差分别为0.141、0.084 mm,较原激光约束双目重构算法分别降低70.20%和76.83%。

RANSAC直线估计方法在路面三维点云优化中的应用

在机场跑道异物检测和公路路面病害勘测等应用领域,快速高效获得大面积路面三维形貌至关重要。在利用车载单线式激光扫描仪实施路面三维重建的应用中,车辆的颠簸会使得路面三维点云数据出现失真。为此,使用RANSAC直线估计算法估计出由扫描仪获得的每条扫描线的斜率,进而消除了路面三维点云的不规则起伏失真。实验结果表明,优化前由车辆颠簸导致的路面点云起伏幅度达0.6 m,优化后的路面点云起伏幅度控制在0.04 m以内。路面重建效果经优化后有较大改进,此外点云优化算法耗时约11 s。因此,文中的路面三维点云优化方法原理简单、实施简便、路面点云优化质量高且耗时少,可在车辆存在颠簸时保证路面三维重建效果,在需要快速高效获得大面积路面三维形貌的场合具有较好的应用前景。

基于结构光的路面三维重构技术

为给道路养护部门提供直观的养护决策依据,采用红外线激光器和面阵3D相机实现水泥混凝土路面三维信息的快速采集,提出针对道路表面三维数据去噪效果良好的双相标准差滤波算法;提出邻近加权平均插值算法与空间积分算法,实现路面三维数据的恢复和路面三维模型的构建;采用Matlab与VC++混合编程高效、准确地实现路面的三维重构。实验结果表明,该路面三维信息采集和处理系统性能稳定、可靠性较高;三维重构系统鲁棒性高、可移植性及可视化效果较好,可为道路养护决策提供直观、有效、科学的依据。

高精度矢量数据的路面三维自动建模方法

为了解决路面手工三维建模速度慢、工作量大等问题,本文面向规范化处理的高精度矢量数据,对不同路口进行精细化设计,自动生成路面三维模型。首先使用道路高精度三维信息采集软件,在获取的点云数据中半自动化提取准确的道路边线、道路标识线等矢量信息;然后针对不同路口进行精细化线形设计,提出连续四边形重建方法、弯道平滑处理方法、交叉口重建方法及路面标识线投射重建方法;最后对提取的高精度矢量数据进行规范化处理,在满足路面线形设计要求后,借助MAXScript脚本实现路面三维自动化建模。以车载移动测量系统获取的某段道路点云数据进行试验,验证了该方法的可行性和有效性。

路面三维检测技术浅析

三维数字路面系统不仅有利于高效直观地观察路面的各种病灶,准确地掌握路面三维数字信息,还可通过摄像机将采集的道路环境视频信息进行回放,从而可以观看公路周围真实环境。由此管理工作者可以全面了解道路信息,掌握路面实时使用状况,快速展现路面完整的三维数字信息,生动的将道路检测信息体现出来,运用于实际道路路面的质量评价和日常养护维修中。

基于路面三维图像的沥青路面裂缝自动识别算法

路面裂缝类病害是多数路面破损的早期形式,及时对裂缝进行检测并进行修补可以减少由于路面病害带来的损失。科学技术的不断发展使自动化路面病害检测取代人工现场调查成为了主要手段。路面三维高精度检测系统的问世与日渐成熟,为路面病害的自动化调查开辟了新天地。本文在综述路面裂缝自动检测研究进展的基础上,围绕“快速、准确、及时有效地获得路面裂缝信息”这一目标,基于1mm/像素的路面高精三维图像对裂缝自动识别、裂缝识别算法性能评价和裂缝自动分类进行研究.

基于结构光路面三维模型的道路平整度检测技术研究

目前道路平整度设备对检测速度有着严格的要求。由于城市道路受车速限制、车辆拥堵、路段长度有限、信号灯密集、突发行人干扰等因素限制,现有的平整度检测车辆无法保持理想的行驶速度,从而引起平整度数据质量下降,评价存在失真等问题。现研发一种基于结构光路面三维模型的道路平整度检测技术,利用车载式结构光检测设备获得路面的三维图像,并利用路面的三维图像计算路面平整度值。通过与水准测量结果之间的矫正和验证,证明其检测精度满足相关规范要求。该项技术解决了平整度检测受速度影响的问题,可广泛应用于城市道路及公路的检测。

融合Faster-RCNN的双目视觉对路面三维纹理的重构测量

为了增强双目视觉技术对极端光照条件的适应能力,改善其在路面三维纹理测量中的光照适用范围,引入Faster-RCNN目标检测网络,构建融合Faster-RCNN的激光约束改进双目视觉重构算法,开发路面三维纹理双目测量装置,并对改进前后的算法分别开展激光约束目标提取、路面三维纹理重构和实际场景中应用的效果进行分析。结果表明,Faster-RCNN的融合增强了算法对目标的提取能力,提高了算法对极端光照的适应能力,算法改进后在5 Lux和1 050 Lux两种极端光照下的高程差平均偏差分别减少了68.6%和70.0%,达到0.11 mm和0.09 mm。同时,改进算法在实际场景中也能保持较好的测量精度与稳定性,其在测试区域内高程差的最大偏差和平均偏差均能满足路面三维纹理测量对精度的要求。

基于数字全息三维检测的沥青路面车辙预防养护辅助设计方法及应用

车辙作为沥青路面常见病害之一,其对路面使用寿命和交通安全具有重要的影响。当沥青路面出现中轻度车辙时,在预防养护过程中,车辙形变会导致养护材料用量增加。因此,在养护设计中能否准确计算填补车辙材料用量,对于保证养护质量和养护效率意义重大。该文基于实体养护工程需求,分析传统车辙检测方法和数据在养护设计中存在的问题,提出一种采用数字全息三维检测技术的沥青路面车辙预防养护辅助设计方法。该方法通过数字全息三维检测技术,能够全面获取路面连续高精度三维数据并建立三维模型,通过仿真模拟精准计算填补车辙养护材料用量,有效提高了预防养护的精准性。通过实体工程验证,结果表明:基于数字全息三维检测的沥青路面车辙预防养护辅助设计方法,能够将车辙预防养护材料用量负偏差控制在5%以内,与基于传统检测方法和数据的养护设计相比(材料用量负偏差超过50%),效果显著。

基于实测载荷谱的三维路面重构方法

针对三维路面重构时路面不平度难以描述的问题,提出一种利用实测载荷谱反求路面的方法。在建立采集方法和测试系统基础上采集某车实际行驶载荷谱,以3种典型路面下的直线匀速行驶工况为例进行三维路面重构。基于BP神经网络建立路面反求模型,使用车辆7自由度路面输入振动模型在标准等级路面输入下的输出响应,对BP神经网络进行训练和验证。以实测和积分后的载荷谱为输入,反求得到二维路面并进行验证,在此基础上,使用三角网格法对三维路面进行重构。研究结果表明:反求出的路面作为激励输入至7自由度路面输入振动模型中,输出的簧上及簧下加速度与实测相对误差在8%以内,验证了路面反求结果的有效性,为三维路面重构提供了一种切实可行的方法。

基于双相扫描检测的路面三维裂缝识别方法

为了识别路面的三维裂缝,根据路面病害的特征提取与检测要求,针对路面三维裂缝数据的特点,结合数字图像处理滤波技术,提出了一种基于平均值法曲线拟合的双相扫描检测路面裂缝识别方法。识别过程中先采用双相标准差均值滤波算法与基于组合结构元素的级联形态学滤波算法相结合的方法对数据点进行去噪处理,再通过基于平均值法曲线拟合的双相扫描检测方法对裂缝进行识别;即对路面三维数据矩阵分别进行水平单相和垂直单相扫描检测得到2幅裂缝图像,然后对这2幅裂缝图像进行叠加处理,再进行区域生长,便可得到双相扫描检测识别的裂缝图像。研究结果表明:采用双相扫描检测方法,可以很好地识别裂缝;采用准确率曲线对该算法进行评估,得出该算法性能稳定且准确率高;该算法对路面养护管理决策的制定和路表三维形态的重构起到了重要的指导作用。

随机激励三维路面空间域模型建模与仿真

对比国标给定幂函数形式的路面功率谱密度,采用最小二乘非线性参数估计法对路面功率谱密度有理函数表达式中的参数进行估计,将一维路面功率谱扩展成二维功率谱,推导了三维路面建模的二维傅里叶逆变换法。在MATLAB中利用该方法和传统方法生成C级路面高程数据,将仿真得到的三维路面直线轨迹、弯曲轨迹高程进行采样后做功率谱估计,并与标准等级路面功率谱对比。结果表明:该方法生成高程数据快,得到的三维路面横向、纵向直线轨迹和弯曲轨迹路面高程具有相同的功率谱特性。

三维随机路面时序建模研究

基于单自变量时序道路模拟原理与方法的拓展,用双自变量时序模型对三维随机路面进行刻画。介绍了时序模型分类、模拟原理及其在道路模拟中的主要应用;对三维路面建模进行分析,给出了三维路面时序模型的建模过程和实施步骤,所构建的三维时序模型方法可以用于任意的平稳随机道路的重构;通过算例研究对所用方法进行了验证。

三维随机路面通用模型建立与仿真

为了给虚拟样机仿真分析提供复杂三维路面环境,基于单点FFT路面不平度时域模型,建立了三维FFT随机路面数学模型,并实现了其在Matlab中的仿真;依据三角网格法理论,建立了生成三维路面文件的通用模型,包括节点的生成和单元生成算法,并导入Adams形成所需的三维路面仿真环境。应用上述方法生成C级路面,对所选择的车辆样机进行了行驶平顺性仿真,与GB/T 13441—92标准对比分析得到了该车行驶平顺舒适性的合理时间。

ADAMS中三维虚拟路面的实现

提出一种在车辆虚拟样机动力学性能仿真分析中构建三维虚拟路面的方法,将路面节点连接问题简化为投影平面内点集的不规则三角形网格连接,依据delaunay算法进行求解。由于对节点的分布无过多的限制,从而大大简化了虚拟样机动力学分析中路面的构建过程,可用于复杂试验路面的数字实现。

某试验场强化路三维虚拟路面重构与对比分析

对某试验场强化路面中线轨迹的测试数据,进行样条插值,还原路面轨迹,对测试的路面纵向5路高程数据,根据路面横向几何特征进行横向插值:横向几何特征一致的路面,采用线性插值;横向几何特征随机变化的路面,采用样条插值;横向几何特征不一致,但存在一定规律的路面,按其规律插值。最终依据相应的插值方法编程实现三维虚拟路面重构。进一步对重构的RDF和CRG格式路面进行对比的结果表明:CRG格式更适用于三维虚拟路面重构和动态载荷预测的动力学分析。路面特征越复杂,CRG路面在计算效率上相对RDF路面的优势更为突显。

重型车辆三维随机路面道路友好性仿真

基于谐波叠加法和三角网格法的基本原理,建立了三维随机路面数学模型。将车辆轮胎和钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块和限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,建立了刚柔耦合的重型车辆整车多体动力学模型。在SIMPACK软件中将整车虚拟样机和三维随机路面集成,建立了三维随机路面激励下重型车辆行驶动力学模型。利用动载荷系数、95百分位四次幂和力两种道路友好性评价指标对不同行驶速度的重型车辆整车道路友好性进行分析。结果表明:车辆以60～90 km/h行驶在B级和C级三维随机路面时,随着车速的提高,中、后两轴车轮的道路友好性下降,前轴车轮的道路友好性并不随车速的增加而下降,在车速超过80 km/h后,道路友好性开始提高;整车随行驶速度的提高,道路友好性下降,B级路面道路友好性下降幅度较小,C级路面道路友好性下降幅度较大。

基于GPS和车辙的三维路面重构

提出了一种基于地理定位系统(GPS)和横断面车辙数据的路面三维重构模型.针对GPS和车辙的采样间隔不同,首先采用Cardinal插值算法对非等间距的离散GPS点插值,并按间距需求选取等间距的插值点,然后将序列化后的GPS插值数据与车辙数据融合,构造出在三维空间中用于绘制三角形网格的顶点矩阵,最后实现了三维重构路面的绘制.实验表明用该方法重构的三维路面在路面车辙、坑槽及拥包的检测方面有很好的应用价值.

基于Matlab与Adams的三维路面建模研究

通过谐波叠加法、AR模型法、伪白噪声法、线性滤波法实现路面不平度生成,对各方法及其生成的路面不平度结果进行了比较和评价。提出了一种将生成的大量的空间路面不平度序列转换成Adams/car识别的三维路面文件的方法。提出了三维路面生成的通用方法,该方法可用于生成各类试验场路面,为建立基于Adams的虚拟试验场提供了依据。

基于三维路面谱仿真履带车辆振动系统的动态模拟

通过谐波叠加原理,在现有的二维路面谱的基础上,从空间路面频率谱出发,将之拓展到三维空间内的路面谱,并给出模拟随机路面谱的方法。通过对该路面谱模型进行谱分析,对其功率谱密度进行了验证。建立了某履带车辆单自由度悬挂质量振动系统的力学模型,以三维路面谱模型作为虚拟激励输入,实现了对单自由度履带车辆振动系统的动态模拟。