基于多模态优化的路面裂纹自动检测的分析-analysis of pavement crack automatic detection based on multimodal optimization.docxVIP

第一章绪论§1-1研究背景与意义截至2009年初，中国公路建设总公里数达到373.02。伴随着公路网的完善，全国汽车拥有量也持续增加到了6467万辆。全国乡镇客车通达率达98％，行政村客车通达率达87％。随着私家车拥有量的不断增加，道路的运输业已经成为服务范围最广，承担运量最大的运行方式之一。伴随着高速公路建设的不断加快，是否能够研究开发出先进、实用、高效的路面养护设备，尤其是针对使用最为广泛的高速公路损害检测设备，显得尤为重要和急迫。对此，国外的发达国家于上世纪70年代就开始了对于路面的检测、养护系统的开发，并且已经初见成效，面对越来越严重的公路养护问题，是否能够研发出适合公路损害问题的自动化识别系统，使得道路养护更加经济和实用是摆在我们面前尤为重要的难题。随着高等级公路里程的迅猛增加，需要使用时间的不断加大，荷载压力的迅猛加强，公路养护的工作关系到人民群众的生命安全，其重要性不容忽视；此外，近年来许多公路建成以后，受荷载量飞速增长、车辆大型化、车辆超载严重、不规范使用以及保养不规范、不及时等因素影响，使高等级公路路面在使用过程中遭到了各种程度不一的破坏。随着公路的使用需要逐年加大，公路的养护工作已经成为了各国公路管理部门关注的重要内容，而作为直接承载车辆行驶的公路表面，则是关系到交通运输中安全问题的关键因素。因此，路面养护质量是否达标是公路养护质量考核工作的重点。公路在日常的使用过程中，由于受到自然界以及车辆、交通等因素的共同作用，会产生诸多的破损情况，这就给交通的安全以及管理带来了前所未有的难题，而严谨、细致地评价与检测路面状况的工作，根据路面不同破损情况的分类从而更好地进行维护管理工作也具有非常重要的积极意义。论文提供的方法采用配备了图像采集功能的专用检测车辆，通过在公路上采集到的路面图像将路面损坏情况记录下来并且根据测试系统的检测，识别出路面破损的类型、程度。以代替原先由人工操作的检测工作，这样做的优点主要有：(1)可以大大的降低人工劳动的强度，减少参与劳动需要的工作人员，最大程度的减少劳动量。(2)通过先进的仪器设备，将路面损坏的情况真实的记录下来，不受天气状况的影响，能够在比较恶劣的环境下自动完成工作进度。(3)由于配备了专业的检测车辆，保证了交通行驶中的安全性，避免了由于人工检测识别过程中必须要面对的安全性问题。通过上述的介绍，我们可以看到通过先进、高效的设备对路面损坏情况的检测工作对客观评价公路使用状况，精确预计公路使用年限，减少检测投入的经费以及保证交通安全都具有十分重要的意义。§1-2公路路面裂纹自动检测发展状况1-2-1国外的研究及其进展情况以路面损坏自动采集设备取代人工测量的研究始于上世纪70年代初期[1]，首先由法国的公路检测部门研究并开发了路面摄影车，将影像记录装置安装在特制的检测车辆上。此设备能够在室外，尤其是环境条件较为恶劣的情况下现场测量公路路面从而使原先的人工检测变为在室内通过对记录胶片的处理，进行人工识别并且对损害严重的路段提出养护意见。上世纪80年代的中后期，美、日、法等发达国家，纷纷开始发展以裂纹图像实时采集系统和图像损害自动检测系统为内容的科研工作，并且在此后十年的时间内，陆续发表了其研究成果。其中最具代表性的成果有：美国的ARIA系统、ROADMAN—PCES系统、日本的KOMATSU系统、法国的MACDAM系统等。这十年也是路面图像检测处理技术发展最为迅猛，技术革新速度最快的阶段。图像采集技术水平已经发展到处理一英里的路面仅需30分钟左右的时间，基本上实现了自动化，检测的正确率可以保证在60%以上。进入90年代后期，由于遇到了识别算法的瓶颈，导致关于路面裂纹图像自动检测等相关方向的论文几乎绝迹，而其中的关键原因就是路面损害类型的多样性和难以预见性。从欧美大地仪器设备经销总公司中国官方网站发布的必威体育精装版产品资料中可以了解到，拟向中国出口的道路多功能检测车虽然具备对路面状况的摄像采集功能，但并未提及检测效果的精确识别率，基本上可以断定该检测车在路面裂纹识别方面的精准性不是很理想。自从公路路面由于养护的需要将管理工作初步提出以来，管理部门便已意识到当前的人工识别，测量手段虽然在一定程度上改善了养护人员的工作环境，但由于识别效率的低下必将在很大的程度上限制路面检测系统的推广与普及。在研究人员的不懈努力下，路面的平整度、总体结构和微观纹理等方面的检测技术都已取得了不同程度的发展，而路面损坏的识别系统发展相对缓慢，达到可以商品化投入批量生产的产品还很少。先进国家的路面破损情况检测技术与裂纹图像的自动识别研究的发展大体可归纳为以下三个阶段：起步阶段：采用快速摄影技术，通过检测车辆上安置的视频设备将路面情况记录在电影胶片上，由工作人员在室内完成后续的识别工作。19世纪70年代，法国道路管理部门和南