公路路面裂缝三维检测技术

宋胤府赵杰

摘要：公路路面的裂缝现象一般是由于公路在建设过程中，设计与养护等技术方面存在问题而导致的，另外也与公路的使用周期有关。公路路面裂缝需要及时进行处理，否则会影响公路的使用。本文主要从公路路面裂缝的三维检测技术角度分析论述，对公路路面三维检测技术做了详细的介绍。

关键词：公路；路面裂缝；三维检测技术

公路路面的裂缝对于公路的使用寿命有着很大的影响，所以公路路面的裂缝检测工作至关重要。通过路面三维检测技术就能够很好的对路面裂缝进行检测，并且这一检测方法不会受到一些常见因素的影响，例如光照、油污等，这样的检测得到的数据会更加的准确客观，更有说服力。三维检测技术在公路路面裂缝检测方面的数据能够有效解决路面裂缝现象，使得公路养护工作有了充分的保障。

1.公路路面裂缝三维检测技术的概述

传统的路面二维检测技术跟目前较为先进的三维检测技术相比较还是存在着较大的差距，通过传统的二维检测技术只能获取公路路面裂缝的二维信息，而通过三维检测技术则可以得到的三维路面的信息。所以，对这两种技术进行比较，可以发现传统的二维检测技术获得的信息还存在着较大的缺陷，而三维检测技术获取的信息则是比较客观与全面的。但是在进行实际操作中，这两种检测技术各自存在着一定的优势与劣势。因此，两者需要结合起来使用，利用三维检测技术获取的三维图像数据矩阵识别裂缝，之后再在二维检测技术获取的路面裂缝信息的基础上进行裂缝特征提取。

2.针对于路面裂缝的单相扫描检测方式

2.1平面式单相扫描检测方式

对运用三维检测技术获得的三维数据矩阵进行平面式单相扫描检测时，要对每行数据进行N等分，最终分成N个数组，对每组的数据中的元素进行曲线拟合，最后用拟合指减去初始值，这样就可以获得=拟合指-初始值。与此同时，需要在方法中设定阈值，利用不同的阈值对的数值进行一定的判定，反过来，再根据数值所处的阈值范围大小，进而增多数组中的元素新的数值。公路路面的破坏情况应按照轻、中、重这三个级别进行等级的划分。由三维检测技术采集到公路路面裂缝信息具有深浅的分别，也就是说初步识别出的裂缝图像中的颜色也是具有深浅的分别，故对公路路面的破损情况进行一定的划分，有助于公路路面后期的养护与管理。

2.2垂直式单相扫描检测方式

确定垂直式单相扫描方法的使用与水平式单相扫描检测方法的确定是一样的，先测定数值的大小，进而设定方法中阈值的范围，因为需要使用不同的阈值对的数值进行判定，同样，反过来利用的数值所处在的阈值范围对数组中元素进行数值赋予。同样需要的是将公路路面的裂缝情况进行轻、中、重划分。三维检测技术采集到公路路面裂缝信息具有深浅的分别，也就是说初步识别出的裂缝图像中的颜色也是具有深浅的分贝，这样就可以通过颜色来区别公路路面的裂缝严重程度，为后期工作人员养护公路提供了参考依据，有助于公路的养护与管理。

3.针对于路面裂缝的双相扫描检测方式

3.1双相扫描检测方式的应用流程

将运用三维检测技术获得三维数据矩阵采取去噪处理，接着在进行过基于平均值法曲线拟合的水平单向扫描检测，这样就可以得到第一张公路裂缝图像，在对改图像进行垂直单项扫描，就会得到第二张公路路面裂缝图像。此时，在将获得两张图像进行跌价处理，就得到第三张公路路面裂缝图像；如果将第一二两张图像进行叠加处理，两张图像中的噪声点就会被叠加，所以，在对公路路面裂缝图像进行处理是，要通过区域生长的办法将叠加的噪音点去除，这样就会得到最终的公路路面裂缝双扫描图像。

3.2裂缝图像区域生长

对图像进行处理的常用方法就是区域生长，将需要进行分割的相似区域无限放大成更大的图像区域。所以，我们可以认为区域成长是一个迭代的过程，对需要分割的图像进行区域生长，选定区域生长的种子点，确定区域的生长的准则，制定区域停止生长的条件，这是区域生长过程中必须经历的三个问题。选择合适的生长种子点，就是确定整个区域生长的起点，同时在将该种子点与周围的八个领域像素点进行比较，如果其中具有相识性质，那么该种子点就可以成为为新的种子点，近而对该区域进行扩展，一直扩展至没有相似的种子点位置，这样就完成了一个区域的成长。

（1）选择种子点

选择合适的种子点是非常重要的，且该种子点位置应当具有一定的代表性，能够反映该区域的特性，种子点代表的是一些具有代表性的单个像素和图像子区域，该图像子区域还应包含若干个像素。

（2）确定生长准则

衡量生长区域的一个标准就是生长准则，其主要的作用就是对种子点与分割区域的非种子点进行区分，同样，也可以根据种子点与分割区域的非种子点的属性进行区分。

（3）停止生长的条件

区域生长是一个迭代的过程，如果没有条件的限制，他会一直生长下去，所以在区域生长的过程中设定停止生长的条件是非常重要的。设定停止生长的条件需要综合考虑多种因素的干扰，例如考虑带分割区域的图像特征以及生长准则等。

4.叠加处理

叠加处理通常是指将获得的一组数据进行一系列的集合运算，产生新的数据的过程。在三维检测技术中运用叠加处理则是指将获得第一张、第二张图纸进行叠加处理，去工作的主要步骤如下：

第一步：将运用水平式单相扫描方法和垂直式单相扫描方法得到的两张裂缝图像进行叠加，进而获得第三张交集裂缝图像。

第二步：将运用水平式单相扫描方法和垂直式单相扫描方法得到的两张裂缝图像进行并集处理，这样就可以获得第四张裂缝图像。

第三步：将运用水平式单相扫描方法和垂直式单相扫描方法得到的两张裂缝图像、叠加处理获得第三张交集裂缝图像以及并集处理获得的第四张裂缝图像，进行划分，分成m*n个小块。

第四步：将叠加处理的第三张交集裂缝图像从左至右、从上至下逐一进行扫描，并且将每一个小块在裂缝第一张、第二张以及自身图像上对应的黑色像素点占据的比例记录下来，分别为M1、M2、M3，计算M3与M1之间的相对误差即M31=|M1-M3|/M1；计算M3与M2之间的相对误差，即M32=|M2-M3|/M2；随后就可以对计算出的相对误差进行折中处理并求和，得到数值就可以判定并集裂缝图像与第一张裂缝图像、第二张裂缝图像的相似度，数值越小，相似度越高，则图像越相近。

第五步：对进行并集处理得到的第四张裂缝图像进行划分，随后从左至右、从上至下对每个小块进行扫描，记录每个小块在第一张裂缝图像、第二张裂缝图像以及第四张裂缝图像中黑色像素点所占的比例，即N1、N2、N4，计算N1与N4之间的相对误差，即N41=|N1-N4|/N1;计算N2与N4之间的相对误差，即N42=|N2-N4|/N2。随后就可以对计算出的相对误差进行折中处理并求和，得到数值就可以判定第四张裂缝图像与第一张裂缝图像、第二张裂缝图像的相似度，数值越小，相似度越高，则图像越相近。如果计算出来的数值比并集裂缝图像计算的数值要小，则表明并集处理出来得到的裂缝图像更接近第一张。第二张裂缝图像，反之亦如此。

5.结语

随着科学技术的快速发展，三维路面检测技术也日益完善，逐步获得了更为广泛的应用。本文主要针对三维路面裂缝检测技术进行了深入探讨分析，从当下的发展形势来看，我们有理由相信未来随着三维路面检测技术的更加完善先进，公路路面裂缝现象一定更够得到更好的解决。

参考文献：

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