申请/专利权人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司

申请日：2023-10-17

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN117077448B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/13;G06V20/10;G06V10/30;G06V10/422;G06T7/62;G06T7/00;G06Q10/20;G06Q50/08;G06F18/2131;G01S7/41;G01V3/12;G01V3/38;G06F119/02;G06F111/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2023.12.05#实质审查的生效;2023.11.17#公开

摘要：道路脱空区域面积演化预测方法、电子设备及存储介质，属于路面脱空病害检测技术领域。为准确计算道路脱空区域面积的演化规律。本发明采用探地雷达采集道路内部图像，对采集的道路内部图像进行图像降噪处理，得到重构的道路内部图像设置增益系数，对重构后的道路内部图像进行初步病害识别，得到初步病害识别的道路内部图像；进行病害目标区域的提取，得到病害道路内部脱空区域图像数据；计算病害道路脱空区域实际面积；构建病害道路脱空区域面积演化模型。本发明可用于辅助养护人员对脱空区域面积的范围及其变化趋势进行量化判断，即使掌握脱空在水平方向的发育速度，并进行对应的养护决策方案制定。

主权项：1.一种道路脱空区域面积演化预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采用探地雷达采集道路内部图像，对采集的道路内部图像进行图像降噪处理，得到重构的道路内部图像；S2、将步骤S1得到的重构的道路内部图像设置增益系数，对重构后的道路内部图像进行初步病害识别，得到初步病害识别的道路内部图像；步骤S2的具体实现方法包括如下步骤：S2.1、将步骤S1得到的重构的道路内部图像沿图像的竖直方向进行划分，设置划分数量为Nh，每张划分图像的高度为Hh，宽度为a；S2.2、设置第i个划分图像的图像矩阵为则得到第i个划分图像的图像矩阵的平均值表达式为： S2.3、基于步骤S2.2得到的划分图像的图像矩阵的平均值构建均值矩阵然后计算与的差值矩阵表达式为： S2.4、对步骤S2.3得到的差值矩阵进行全部元素取绝对值运算，构建差值矩阵的绝对值矩阵表达式为： 然后计算差值矩阵的绝对值矩阵的标准差表达式为： S2.5、根据步骤S4得到的差值矩阵的绝对值矩阵的标准差构建标准差矩阵S2.6、设定临界标准差为STcv，将标准差矩阵的标准差与临界标准差STcv进行对比，当时，设置增益系数为GCi，GCi的值根据实际地质条件、道路材料类型、雷达参数、病害类型参数确定；当时，设置增益系数为1；S2.7、根据步骤S2.6计算得到的增益系数，构建标准差矩阵STha对应的增益系数矩阵GC＝[GC1，GC2，GC3...GCNh]，用于对道路内部病害区域位置回波图像的特征增强，得到初步病害识别的道路内部图像；S3、将步骤S2得到的初步病害识别的道路内部图像进行病害目标区域的提取，得到病害道路内部脱空区域图像数据；S4、基于步骤S3得到的病害道路内部脱空区域图像数据得到病害道路脱空区域，将内窥镜深入病害道路脱空区域，通过内窥镜显示器确定病害道路脱空区域的顶板位置和底板位置，测量顶板位置和底板位置的距离，为病害道路脱空区域的实际高度Hha，将病害道路脱空区域中注水，直至注满水，并记录注水的体积为病害道路脱空区域实际体积Va，然后计算病害道路内部脱空区域面积、病害道路脱空区域实际面积；步骤S4的具体实现方法包括如下步骤：S4.1、采用钻机钻探病害道路，在病害道路现场验证步骤S3中得到的病害道路内部脱空区域图像数据，得到病害道路脱空区域；S4.2、将内窥镜深入病害道路脱空区域，通过内窥镜显示器确定病害道路脱空区域的顶板位置和底板位置，测量顶板位置和底板位置的距离，为病害道路脱空区域的实际高度Hha；然后向步骤S4.1得到的病害道路脱空区域中注水，直至注满水，并记录注水的体积为病害道路脱空区域实际体积Va，然后计算病害道路脱空区域实际面积Aa，计算表达式为： S4.3、采集步骤S4.1验证的病害道路内部脱空区域图像数据，首先提取病害道路内部脱空区域图像数据的平面图像对应的像素总数量记为Nup，然后统计病害道路内部脱空区域图像数据中脱空区域对应的像素总数量记为Np，然后计算病害道路内部脱空区域面积Ac，计算表达式为： 其中，Sp为1个像素代表的道路实际区域面积；S4.4、选取10个病害道路脱空区域，重复步骤S4.1-S4.3，依次得到病害道路脱空区域实际面积Aa1，Aa2…Aa10，计算得到病害道路内部脱空区域面积Ac1，Ac2…Ac10；S4.5、基于步骤S4.4选取的10个病害道路脱空区域，采用二次函数拟合Aa与Ac，得到病害道路脱空区域实际面积计算表达式为：Aa＝aaAc2+baAc+ca其中，aa、ba、ca分别为病害道路脱空区域实际面积计算表达式的二次项参数、一次项参数、常数项参数；S4.6、基于步骤S4.5得到的病害道路脱空区域实际面积计算表达式计算病害道路脱空区域实际面积；S5、根据步骤S4计算得到的病害道路脱空区域实际面积构建病害道路脱空区域面积演化模型；步骤S5的具体实现方法包括如下步骤：S5.1、采集不同时刻t1、t2、…、tn的病害道路内部脱空区域雷达图像，按照步骤S1-S4的方法计算病害道路内部脱空区域面积根据病害道路脱空区域实际面积计算表达式计算病害道路脱空区域实际面积S5.2、利用威布尔分布的可靠度函数KA拟合t1、t2、…、tn与的关系，构建病害道路脱空区域面积演化模型；威布尔分布的可靠度函数KA的计算表达式为： 其中，t0、η、β依次为偏移参数、尺度参数、形状参数，t为时刻；得到病害道路脱空区域面积演化模型计算表达式为：

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