所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路、隧道病害診斷方法，尤其涉及一種基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)來識(shí)別公路路面、隧道病害的方法。
背景技術(shù)：
：目前，公路、隧道建設(shè)呈現(xiàn)出新項(xiàng)目減少，養(yǎng)護(hù)、維修項(xiàng)目迅速增加的趨勢(shì)，已建成公路、隧道的檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)將成為未來公路市場(chǎng)的主導(dǎo)內(nèi)容之一。通常的瀝青路面、隧道養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)檢測(cè)采用傳統(tǒng)人工的調(diào)查方法，養(yǎng)護(hù)方案決策依靠經(jīng)驗(yàn)，這就形成了設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率低。目前，激光掃描探測(cè)和高精度測(cè)繪技術(shù)及裝備在國(guó)內(nèi)外公司已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國(guó)公路路面、隧道病害檢測(cè)裝置以ccd相機(jī)獲得路面灰度圖，以測(cè)速雷達(dá)來獲得路面距離，以地標(biāo)建筑來定位，取得了很好的效果，但是設(shè)備購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用高昂，在病害診段中，自動(dòng)化設(shè)備使用不夠方便，還存在不易全部識(shí)別、數(shù)據(jù)難以直接應(yīng)用于養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)后續(xù)過程的問題；在病害診段系統(tǒng)中，目前采用的項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)要求包含的數(shù)據(jù)量非常多，常常包括建設(shè)資料、養(yǎng)護(hù)重建歷史、交通量、費(fèi)用信息、材料信息、道路幾何特征、水文地質(zhì)、路況排水等內(nèi)容，使用的模型包括路況評(píng)價(jià)模型、使用性能預(yù)測(cè)模型、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用分析模型、結(jié)構(gòu)分析模型等，模型運(yùn)行結(jié)果的可靠性需要連續(xù)多年的大量詳實(shí)的原始數(shù)據(jù)支持。局限于當(dāng)前的養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀，相當(dāng)一部分養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目應(yīng)用項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策較為困難。因此開發(fā)出一套費(fèi)用低廉，高效實(shí)用的病害采集、養(yǎng)護(hù)決策的設(shè)備具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，提供一種通過公路路面、隧道病害的計(jì)算機(jī)圖像處理來識(shí)別和診斷公路路面、隧道病害診斷系統(tǒng)，本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)是：采用圖像識(shí)別技術(shù)來自動(dòng)識(shí)別路隧病害，并提出該路段的維護(hù)方案。結(jié)合已有的病害裂縫、裂紋的邊緣、灰度、長(zhǎng)度、形狀等物理特性，對(duì)路隧的病種病因做出準(zhǔn)確的判斷，及時(shí)提出路隧維護(hù)方案，挽回國(guó)家經(jīng)濟(jì)損失。本發(fā)明包括硬件和軟件兩部分，硬件部分包括相干式激光路面檢測(cè)設(shè)備、三維連續(xù)式激光檢測(cè)設(shè)備、主控計(jì)算機(jī)單元、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)單元、電氣單元及環(huán)境保障單元；軟件部分包括路隧病害信息數(shù)據(jù)庫(kù)、病害處理模塊、病害診斷模塊、專家診斷平臺(tái)、后臺(tái)操作系統(tǒng)和其他模塊，各模塊功能如下：1、路隧病害信息數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)現(xiàn)有路隧病害特征信息，絕大多數(shù)路隧病害都是可視的。在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，有病害的多種表現(xiàn)形式，如橫向裂縫、縱向裂縫、不平整度和相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案等信息，信息數(shù)據(jù)庫(kù)采用sqlsever2000、操作系統(tǒng)采用windowsxp、windows2007、vc++開發(fā)環(huán)境。利用數(shù)據(jù)庫(kù)編程語言(sql語言)建立可查詢數(shù)據(jù)庫(kù)接口；利用數(shù)據(jù)庫(kù)編程語言(sql語言)建立信息更改、刪除等數(shù)據(jù)庫(kù)操作接口；2、病害處理模塊：用于輸入路隧圖像比例形狀調(diào)整、圖像增強(qiáng)、圖像分割；3、病害診斷模塊：用于將處理后的圖片通過計(jì)算機(jī)處理和預(yù)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的病害圖像比較、識(shí)別，確定病害類別、程度，并做出養(yǎng)護(hù)決策；4、專家診斷平臺(tái)：用于將路隧病害以圖片方式通過網(wǎng)絡(luò)提交給在線專家，支持多名專家遠(yuǎn)程會(huì)診，確定病害類型、等級(jí)和養(yǎng)護(hù)方案。5、后臺(tái)操作系統(tǒng)，是標(biāo)準(zhǔn)的mis系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了管理上的計(jì)算機(jī)化，并采用模塊化思想，把系統(tǒng)功能化分為各功能模塊，保持模塊的相對(duì)獨(dú)立及塊間耦合，包括：用戶管理模塊：包括權(quán)限管理和用戶管理；注冊(cè)登錄模塊：包括用戶注冊(cè)登錄、專家注冊(cè)登錄和管理員登錄；6、其他功能模塊：包括用戶交流模塊和行業(yè)要聞模塊，要聞包括地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、氣象預(yù)警、用戶登記統(tǒng)計(jì)、時(shí)事通報(bào)、技術(shù)交流。本系統(tǒng)采用編程語言(vc\vb\delphi\java\rose\powerbuilder\rdcase等)基于計(jì)算機(jī)圖像處理的路面、隧道病害診段系統(tǒng)，該軟件經(jīng)過多項(xiàng)功能和性能調(diào)試，以證實(shí)其具有完成公路路面、隧道病害診斷相關(guān)的圖片與處理、圖像分割、特征提取、特征選擇、病害診段，用戶管理、專家在線等功能，能夠提供數(shù)據(jù)、信息、過程、結(jié)果的集成一體化的路面、隧道的病害檢測(cè)機(jī)制，不僅能保障公路、隧道結(jié)構(gòu)安全和行車安全，減少工程技術(shù)人員的繁雜勞動(dòng)，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)、減少水土流失、降低養(yǎng)護(hù)成本等方面具有重要意義。附圖說明圖1是安裝路隧病害診斷系統(tǒng)車輛的正面示意圖：圖中，1-相干式激光路面檢測(cè)設(shè)備、2-三維連續(xù)式激光檢測(cè)設(shè)備、3-主控計(jì)算機(jī)單元、4-數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)單元、5-電氣單元及環(huán)境保障單元、6-導(dǎo)航與定位單元；圖2是路隧病害診斷系統(tǒng)核心部件的工作原理圖：圖3是路隧病害診斷軟件系統(tǒng)劃分圖。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的硬件軟件具體協(xié)同作進(jìn)一步詳細(xì)描述：基于計(jì)算機(jī)圖像處理的公路路面、隧道病害診斷系統(tǒng)，包括相干式激光路面檢測(cè)設(shè)備1、三維連續(xù)式激光檢測(cè)設(shè)備2、主控計(jì)算機(jī)單元3、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)單元4、電氣單元及環(huán)境保障單元5、導(dǎo)航與定位單元6。主控計(jì)算機(jī)通過實(shí)線和相干式激光路面檢測(cè)設(shè)備1、三維連續(xù)式激光檢測(cè)設(shè)備2、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)單元4、電氣單元及環(huán)境保障單元5、導(dǎo)航與定位單元6相連；電氣單元及環(huán)境保障單元5通過虛線與相干式激光路面檢測(cè)設(shè)備1、三維連續(xù)式激光檢測(cè)設(shè)備2、主控計(jì)算機(jī)單元3、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)單元4、導(dǎo)航與定位單元6相連。在檢測(cè)開始時(shí)，所有單元通電，工作人員向主控計(jì)算機(jī)單元3發(fā)出指令，主控計(jì)算機(jī)單元3通過導(dǎo)航與定位單元6確定待測(cè)路段的基準(zhǔn)點(diǎn)，并分析是道路還是隧道，若是道路，則打開相干式激光路面檢測(cè)設(shè)備1。若是隧道，則打開三維連續(xù)式激光檢測(cè)設(shè)備2，打開后，檢測(cè)設(shè)備1或2開始工作，主控計(jì)算機(jī)單元3開始做圖片增強(qiáng)工作，并通過病害診段軟件系統(tǒng)分析病害成因和做出養(yǎng)護(hù)決策，上述信息傳輸在數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)單元6上存儲(chǔ)，對(duì)疑難病害做出標(biāo)記，檢測(cè)完畢后可以做專家在線診斷。本系統(tǒng)可達(dá)到的主要技術(shù)參數(shù)如下表1所示：項(xiàng)目主要參數(shù)橫斷面激光掃描點(diǎn)數(shù)1000-3000點(diǎn)車轍值rut最大深度>100mm隧道、路面高程測(cè)量范圍0.5m最小采樣間隔<2mm靜態(tài)最大示值誤差1mm靜態(tài)檢測(cè)分辨率0.5mm系統(tǒng)工作環(huán)境溫度-20—40℃表1當(dāng)前第1頁12