[发明专利]一种基于车载移动激光点云的路面深度信息模型构建方法

说明书

本发明涉及一种基于车载移动激光点云的路面深度信息模型构建方法，属于路面病害检测技术领域，采用单车道有重叠的区段划分策略控制路面模型。首先采用RANSAC算法获取一定长度的单车道路面点云的一致性估计平面，以该平面为基准对原始点云高程归一化；然后采用中值滤波与巴特沃斯低通滤波的组合滤波方法平滑路面局部高频噪声和全局振动噪声；最后构造二次曲面模型，以滤波平滑后的车载移动激光路面点云为观测值，采用抑制低频特征的迭代最小二乘拟合方法获取二次曲面参数的无偏估计值，以连续二次曲面模型为标准路面计算离散激光点到曲面的距离获取路面深度信息模型。本发明能够较为真实的还原路面结构，构建路面深度信息模型。

技术领域

本发明涉及一种基于车载移动激光点云的路面深度信息模型构建方法，属于路面病 害检测技术领域。

背景技术

由于道路上的行车荷载和自然条件，如风、雨、日照等的风化侵蚀，路面会产生塑性形变甚至破损，进一步演化成路面病害，使得路面整体强度降低，影响行车舒适度和 安全性。且这种形变随时间累积，达到一定形变量则无法根据当前道路结构还原道路设 计状态；单独采集当前状态的路面点云信息无法准确评价路面病害，影响道路质量变化 检测的精确性。

目前，国内外对于路面病害的测量提取正在实现由人工外业测量到车载移动自动测 量的转变。这种转变大大减少了外业工作强度，可以在不影响行车安全的情况下快速获取海量路面点云数据，为公路养护管理提供数据支撑。车载移动测量系统可以采集高质 量路面数据，用于道路质量变化检测和养护维修。

现有方法存在如下不足：目前的道路病害提取和道路质量评价标准体系都是基于当 前道路的三维信息提取异常特征作为路面病害区域。这种方法可以较为有效的发现大多 数路面病害，但是基于当前数据的病害发现具有盲目性，计算量大；且该方法无法获取道路设计状态信息，提取病害的三维位置和属性评价不够准确。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于车载移动激光点云的路面深度信息模型 构建方法，能够较为真实的还原路面结构，构建路面深度信息模型。

本发明采用以下技术方案：

一种基于车载移动激光点云的路面深度信息模型构建方法，包括以下步骤：

a、划分单车道独立路段，两相邻单车道独立路段的重叠区域为4/5，以单车道独立路段为数据处理单元，进行数据处理；

单车道独立路段划分方式为：在单车道行车方向上，划分为若干份，每5份为一个单车道独立路段，相邻两单车道独立路段重叠区域为4/5，其中，每一份的宽度为单车 道宽度，约为3.5m，每一份的长度与宽度相等。

相邻两单车道独立路段分别为原路段和新路段，两者有4/5的重叠区域，处理时并非以原路段为基础数据进行数据处理，而是分别独立全面进行。重叠区域的设置能够保 证连续路段之间的相关性，连续路段有效控制区域的拟合平面能够较好的连接；若不设 置重叠区域，而是机械的划分成若干份区域分块进行平面拟合，则拟合出的多个平面邻 接处不能很好的吻合。

其中，有效控制区域为单车道独立路段的5份中的中间一份，遍历所有独立路段，有效控制区域就能覆盖整个车道(除了头尾两份)，这样就为整个路段生成了平面基准。

b、对单车道独立路段进行RANSAC平面拟合，得到该拟合平面，以该拟合平面为 基准，对路面点云高程归一化，从而消除路面横向排水坡和纵向上下坡等路面设计坡度 对路面异常发现的影响，同时根据归一化高程为路面点定权以抑制路面低频噪声对于真 实路面还原的影响；

c、遍历区域内所有的点，以当前点的邻域为计算单元，采用中值滤波器去除路面奇异点，再计算当前路段点高程信息的频率，用巴特沃斯低通滤波器去除路面病害等高 频信息和路面粗糙度等全局振动信息，初步还原路面设计状态；