基于高精度激光断面高程的沥青路面MTD测量

为实现沥青路面构造深度非接触式自动测量,借助三维激光技术提出了一种基于断面高程的沥青路面构造深度测量方法.采用高精度三维激光扫描仪,采集不同级配沥青路面纹理高程数据,通过数字图像处理技术和平均曲率流光顺算法,提取并处理路面断面高程轮廓.结合蒙特卡洛期望法估算断面构造深度,实现平均构造深度测量,利用铺砂法进行对比验证,并与摆式摩擦仪测量结果进行相关性分析.试验结果表明,针对不同级配沥青路面,采用所提方法与铺砂法测量的MTD值的相对误差均小于等于6.63%,与抗滑值的相关系数高达0.97.     

基于改进卡尔曼滤波算法的路面构造深度计算方法

为了提高路面构造深度的测量精度,提出了基于改进卡尔曼滤波算法的路面构造深度计算方法.首先,利用统计检验法对高精度激光距离传感器获取的路面高程值进行异常值筛选及插值修正.其次,基于改进卡尔曼滤波算法对修正后的数据进行滤波,并建立平均剖面深度模型来计算路面剖面深度值.随后选取AC-13沥青混凝土和SMA-13沥青混凝土2种路面作为试验样本,对改进卡尔曼滤波算法与滑动滤波算法和铺砂法进行了对比验证,并建立了2种路面类型的构造深度转换模型.研究结果表明:对于AC-13和SMA-13两种路面类型,改进卡尔曼滤波算法的均方误差分别为0.001 3和0.002 0,平均绝对百分比误差分别为2.92%和3.85%,与铺砂法的相关系数大于0.95,重复性标准偏差及变异系数均小于5%.所提方法具有更高的测量精度和良好的稳定性,能够准确地测量计算路面构造深度.     

基于双侧窄角域摄影的沥青路表三维重构及构造特征分析

为满足无人驾驶车辆快速获取路表构造的需求,建立了基于双侧窄角域摄影的沥青路表三维重构方法.对室内压实混合料和室外路面进行表面三维重构,将平均构造深度计算值与铺砂法、环绕摄影的构造深度值进行比较,验证所建重构方法的正确性.建立了构造标准差、单位面积上峰数、峰高标准差等构造评价新指标,并应用于AC-13、SMA-13和OGFC-13构造分析中.结果表明:双侧窄角域摄影重构方法能快速获取路表的三维点云,重建三维构造;基于该方法的构造深度计算值与铺砂法实测、环绕摄影重构的构造深度值相当,适用于室内压实混合料和室外实际路面;所建立的构造评价指标能从构造分布特征、胎/路接触应力集中度等角度为无人驾驶车辆提供完整的路表构造信息.     

基于三维激光路面轮廓调查系统及应用

路面轮廓包含道路质量评定的多种信息,其中路面车辙是衡量路面状况的重要指标。现行人工检测和目前基于点激光或线激光测量设备存在局限性。基于三维激光设备,研究并开发了一种路面轮廓调查系统。设计了一种全新的车载设备布置架构,采用高精度三维数据生成路面轮廓信息并连续计算路面车辙。采用边缘算法对车道区域外数据进行剔除,通过对横断面数据预处理提高数据稳定性,基于移动参考线逼近的方法提取车辙深度信息。将高精度数据进行可视化处理,直观展示路面数据信息。 通过静态实验验证激光精度,测量误差基本小于±0.3 mm。系统在自然行驶的条件下获取路面轮廓数据,以车辙数据为例,并将数据与人工测量数据进行对比。实验表明,测量车辙最大深度与人工检测结果相关系数为0.97,不同车速下系统表现出极高的鲁棒性,产生准确的路面轮廓数据,可作为高速真实三维路面测量工具。     

非接触式路面构造深度量值溯源技术

为了实现非接触式构造深度量值溯源,提升路面构造深度测量结果准确性及路面抗滑性能评价可靠性,采用高精度激光测距传感器作为主标准器,利用相对运动原理,从理论分析了用静态测量代替动态测量的科学合理性,克服了构造深度测量对象无法复制的难题。并在此基础上,从分析硬件组成和论述关键技术问题两方面,提出了一套由构造深度标准盘、高精度激光传感器和位移驱动及速度匹配装置3个核心部件组成的硬件装置,并通过实测数据评价了其不确定度。分析结果表明:应用提出的方法,复现量值的不确定度为0.3%,对激光构造深度仪进行了检验后,检测试验道路构造的深度为0.93mm,与应用铺砂法的测量结果一致。提出的方法为提高路面抗滑性能的可靠性评价提供了有效途径。     

激光断面仪测试系统在路面抗滑性能中的开发应用研究

通过500多公里的路面抗滑性能比对检测,发现激光断面仪法与手工铺砂法具有良好的相关性,因此,用激光断面仪法代替手工铺砂法进行构造深度检测是完全可行的。     

基于激光轮廓检测仪的沥青路面路表离析评价

沥青路面离析必然影响沥青路面性能和使用寿命,是早期病害的重要原因之一。当前目测法、铺砂法和激光断面仪法等路表离析评价技术相对落后,试验数据的主观性强、代表性差。研发了路表轮廓激光检测仪,利用模拟铺砂法铺砂体积的"面区域"测点布局理念,对沥青路面宏观轮廓特征进行研究。提出新的轮廓特征评价指标:轮廓构造深度(QLGS);并利用MATLAB软件平台,实现了试验数据的自动处理。根据基于新指标的离析分级定量界限对离析程度进行了评判。试验表明:该方法操作简单,能真实客观的描述沥青路面的表面轮廓构造,离析评价的结果与路面实际情况比较吻合,可为沥青路施工质量控制提供借鉴。     

基于线结构光的水泥混凝土路面错台三维检测

提出了一种基于线结构光的错台三维检测方法.激光器发出的线结构光垂直入射到路面上,然后由电荷耦合元件(CCD)相机拍摄经路面漫反射形成的光束,实现原始数据采集.依据激光三角法计算出路面三维高度数据,并对三维数据特征和错台形状进行分析,提出了致密错台量计算方法,可得到平均错台量和最大错台量.结果表明:91%的错台三维检测结果与直尺测量结果绝对误差在2mm内.     

一种改进的路面构造深度测试方法

本文介绍一种改进的路面构造深度测试方法,针对目前最常用的传统手工铺砂法,采用同等规格的钢砂代替标准砂,通过表面振动的方式,采用平板式振动装置进行钢砂铺平。同时,该平板具有电磁功能,主要是依据磁性表座的原理制作,可以通过开关控制其是否产生磁性。从而达到铺砂饱满及试验用砂的完全回收。     

基于双目便携式三维扫描技术 的小工件测量

在小工件测量上,传统的接触式测量方法测量速度慢、效率低,而非接触式测量方法中双目视觉测量法和线结构光法都存在一定的缺陷。采用双目视觉测量与线结构光法相结合的方法,对小工件进行了测量。利用两个CCD摄像头和一个激光发射器构成了一个双目视觉测量系统和两个完全对称的线结构光测量系统,通过双目视觉测量系统测量标志点空间坐标;并基于标志点位置的不变性匹配系统不同位姿,用线结构光法获得激光线上的点在当前世界坐标系下的三维坐标;并匹配到基准坐标系中,从而得到工件表面点在基准坐标系下的三维坐标,达到测量目的。试验结果表明,该方法弥补了双目视觉测量法对物体曲面测量效果不理想和线结构光法单次测量数据少,空间定位不便的缺点,具有操作简便,测量适用性强的特点,误差在1 mm以下。     

基于车载三维激光扫描结果的桥面变形分析

车载三维激光扫描技术能够直接对目标结构表面进行三维量测,并采用三维阵列点云的方式来生成结构物表面的三维形态和记录点位坐标,打破了传统的桥梁变形监测方法仅有数个独立点的局限性,扩大了桥面变形监测范围,提高了结构物的观测精度,并能快速、完整的进行量测。本文将车载三维激光扫描技术引入到桥梁变形监测中,基于全长331.2m的预应力混凝土连续-刚构桥为背景,采用三维激光扫描技术对其温度变形进行探索。在监测环境温差20℃范围内,对其进行多次桥面几何形态数据采集,并对采集的数据进行处理。对基于车载三维激光扫描点云数据的NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)曲面提出了一种新的变形测量方法,得到整个桥面的变形测量结果,再与采用有限元分析软件MIDAS CIVIL建模得到的各温差下理论变形数据进行对比,发现基于NURBS曲面的分析处理方法获得的变形测量值具有良好的精度和可靠性,并能够获取桥梁点-线-面的整体变形监测结果,与单点变形监测相比,弥补了其缺乏线性变形及整体变形特征的不足,有较好的工程应用前景。     

机载双频激光雷达样机设计与水陆联测试验

为了识别水下目标和获取水陆一体的三维地形数据,运用机载双频激光探测的原理,建立了水陆联测数学模型,设计了机载双频激光雷达样机,进行了水陆联测试验。运用蓝绿激光扫描技术以实现水下地形的实时测绘,运用红外激光扫描技术以实现陆地目标的快速精细探测,采用机载双频激光雷达技术把蓝绿激光扫描技术与红外激光扫描技术进行结合,先后产生两个激光脉冲回波,结合飞行平台的一维运动,共同构建地表和海底表面的三维坐标点云,获取地表和海底的三维地形,实现水下目标的识别和水陆一体化量测。试验结果显示,每平方米地面点云数量达到12个,水下勘测点云数量达到2~4个,水下测深达到5~7米,既提高了陆地目标的探测精度又实现了水下目标的探测,验证了水陆联测系统的可行性。     

基于显微视觉的沥青路面微观纹理三维重构

针对沥青路面微观形貌常用检测方法的不足,融合显微视觉的局部放大特性和数字图像处理技术,提出了基于显微视觉的沥青路面微观纹理三维重构方法。根据激光三角测量原理建立显微视觉三维重构数学模型;利用立体显微镜采集序列图像,对图像进行插值处理和阈值分割,并提取光条中心线;采用Delaunay三角剖分算法实现表面三维重构。与基于聚焦深度的沥青路面微观纹理三维重构方法进行试验对比分析,结果表明,本文方法对光照均匀性无特殊要求,具有精度高、操作简便、三维直观性强等特点。     

基于点云数据的株冠体积测量方法

 在林业领域,利用地面三维激光扫描(Terrestrial 3D Laser Scanning,TLS)技术可获取测树因子,以辅助林业资源调查,但该技术尚未用于测量灌木植物的体积。在介绍TLS系统组成、工作原理的基础上,基于紫穗槐的点云数据,测量29株两年生紫穗槐苗的冠高、冠幅直径,采用整体凸包算法、切片凸包算法、切片分割算法和立体栅格算法计算紫穗槐的株冠体积,并对株冠体积与冠高、冠幅直径进行相关性分析,从而选择适合测量灌木植物体积的方法。结果表明,立体栅格算法是计算与紫穗槐有相同结构特征植物株冠体积的最好方法,利用TLS技术可监测野外灌木生长状况。     

基于移动平台的激光点云与数字影像融合方法

车载激光扫描系统集成多种传感器,可以在获取三维激光点云数据的同时获取相应的光学影像,融合处理激光点云和光学影像能实现城市场景的真彩色三维可视化.本文讨论如何在车载系统的基础上对纹理的采集,纹理的重建进行研究和改进.分析了采集平台、采集的原则,建立了激光点云与数字影像的映射关系,生成彩色激光点云,重点阐述原始彩色激光点云...     

基于全变差正则化的压缩感知毫米波成像方法

毫米波成像技术在人体安检领域有着重要的应用,它采用合成孔径雷达成像原理、宽带信号扫描方式实现三维高分辨率成像。针对其采集空域和频域数据冗余造成的信息和成本浪费问题,提出了在三维毫米波全息成像算法的基础上,采用一种傅里叶操作算子化的频率测量方法,从而实现压缩感知稀疏成像。同时依据成像场景,取图像差分域先验信息,引入了第三维频率维稀疏先验,利用三维全变差L1范数正则化方法将图像重构。实验通过真实回波数据成像效果的展示,证明了拥有高分辨率的三维毫米波图像恢复效果优异,并且与二维全变差正则化方法相比,三维全变差正则化方法重构的图像效果更佳,从而证明了所提方法的有效性。     

基于路面变形速度的弯沉测量方法

摘要： 为了实现在正常交通速度20~80 km/h下的连续弯沉测量,提出了采用测量路面变形速度反演弯沉的方法.研究利用激光多普勒测振仪测量路面在标准载荷作用下的路面变形速度的方法和路面变形速度提取算法,结合弹性地基上的欧拉 伯努利梁理论,推导弯沉盆曲线的两参数方程,采用牛顿迭代法利用路面变形速度反演路面弯沉.基于此方法设计的原型设备已在新疆、陕西、甘肃、天津、湖北等省市进行了近8×104 km的路测实验.结果显示,数据自重复性达到95%以上;与贝克曼梁测量数据对比,数据相关性达到90%以上.该方法一次测量只需要一次采样,测量与路面曲率无关,相对于传统测量方法,其适合于高速、无损测量.实验证明,该方法能满足路网级、逐车道的路面弯沉连续、无损、高密度、高速度测量的要求,具有广阔的使用推广价值.
关键词： 路面; 弯沉测量; 变形速度; 弹性地基梁
中图分类号： U 418.4+3,TP 23,TP 319文献标志码： A     

带式输送机物料瞬时流量激光测量方法

针对高带速、大运量带式输送机物料瞬时流量难以实时精准测量问题,提出一种基于激光扫描的带式输送机物料瞬时流量高精度实时测量方法.利用二维激光测距仪和测速传感器获取带式输送机高速运行下物料流三维激光点云数据,经滤波、异常值剔除、数据平滑等预处理后,通过分析扫描线上激光点云空间形态特征提出一种物料流轮廓自动提取方法,并建立基于面元积分的带式输送机物料瞬时流量计算数学模型.开发的带式输送机物料瞬时流量测量系统用于测量带宽为200mm槽型带式输送机在带速0.5~1.5m/s下物料流瞬时流量时,数据重复性和相关性都达到98%以上.实验结果表明,该方法采样间距小、测量精度高、实时性强,具有较强适用性和可靠性,有助于为港口带式输送机自适应节能控制技术提供实时、精确的数据来源.     

基于消卷积的三维成像雷达散射截面测量技术

基于三维成像雷达散射截面积(RCS, Radar cross section)测量技术是近年新兴的一种灵活、高效的RCS测量技术。该技术基于三维线阵合成孔径雷达(SAR, Synthetic aperture radar)测量系统对目标进行近场三维高分辨成像,通过近远场变换算法,得到目标的远场RCS,具备近场、外场测量能力。基于成像的RCS测量,其成像精度就直接影响着RCS的测量精度,因此,为了得到高质量的RCS结果,就需要得到高分辨的图像。本文采用压缩感知三维成像算法对目标进行成像,有效提高了RCS的反演精度,并分析了改进CLEAN算法的抑制旁瓣原理,得出两种方法都是基于消卷积原理对旁瓣进行抑制。用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明压缩感知算法提取散射中心效果更好,且提高了RCS的反演精度。     

三维激光扫描仪在红色古建筑建模的应用 ——以龙江书院为例

红色古建筑因其形状独特、结构复杂,传统的测绘方法难以精确还原其真实空间三维场景。三维激光扫描仪能完整的获取红色古建筑的整体结构和细节形态特征,快速、自动、准确地获取目标物体表面的点云信息,具有传统测量无法比拟的优势。运用天宝TX8三维激光扫描仪,以井冈山市的龙江书院为研究对象,阐述红色古建筑的外部和内部点云数据采集和处理,提出一种分步的古建筑精细模型的三维重建方法,探讨了三维激光扫描技术在古建筑建模中的应用。结果表明:三维激光扫描技术能够极大节省工程时间,提高测量精度,降低数据处理的复杂程度,能够快速、精确的获得红色古建筑的三维模型,为红色古建筑三维重建提供借鉴和参考。