CN101671999A - 一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法 - Google Patents

一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法，按照以下步骤：(1)建立三维光学密集点云测量系统；三维光学密集点云测量系统快速获取以密集点云形式存在的路面三维坐标点；(2)通过密集点云形式存在的路面三维坐标点重构路表三维模型；(3)在路表三维模型中提取路面的断面曲线，通过所述断面曲线计算路面的平均断面深度。本发明的优点在于：当该测量系统测试刻槽水泥混凝土路面时，由于采集数据的摄像头有一定的夹角，能够获取槽底和槽内壁点的三维坐标，因此解决了激光构造深度仪不能测试带有沟槽水泥混凝土路面构造深度的问题。

Description

一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法
技术领域
本发明涉及一种应用三维光学密集点云测量系统快速测量水泥路面平均断面深度(MPD)的方法，尤其是能够测试带沟槽水泥路面的平均断面深度。
背景技术
对于路面构造的测试一般采用传统的手工铺砂法进行，但这种方法速度慢，效率低，获取数据难且测试结果受人为因素影响较大。随着公路建设的快速发展，激光构造深度仪在路面构造测试中得到越来越多的应用，它克服了铺砂法的缺点，能够快速、准确地获取路面构造。但是，由于激光构造深度仪是根据接收其发射激光束的反射光线来计算路面断面深度，在对刻槽水泥混凝土路面进行测试时，如果激光束发射到路面沟槽中时，则接收到反射光线会受到很大影响，进而导致计算结果不准确。因此《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)中明确规定激光构造深度仪不适用于带有沟槽的水泥混凝土路面构造深度的测定。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术不足，运用三维光学密集点云测量系统，快速获取以密集点云形式存在的路面三维坐标点，通过得到的点云重构路表三维模型，再利用软件在该三维模型中提取路面的断面曲线，计算路面的平均断面深度(MPD)。本发明的技术方案如下：
一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法，按照以下步骤：
(1)建立三维光学密集点云测量系统；三维光学密集点云测量系统快速获取以密集点云形式存在的路面三维坐标点；
(2)通过密集点云形式存在的路面三维坐标点重构路表三维模型；
(3)在路表三维模型中提取路面的断面曲线，通过所述断面曲线计算路面的平均断面深度。
所述步骤(1)是指：
(a)在待测物体上方设置光栅投影装置2、第一摄像头1和第二摄像头3，光栅投影装置2垂直于待测物体表面设置，第一摄像头1和第二摄像头3分别置于光栅投影装置2两侧，第一摄像头1和第二摄像头3之间的夹角大于0度且小于180度；
(b)将光栅投影装置2将多幅多频光栅垂直投影到待测物体表面，第一摄像头1和第二摄像头3同时获取待测物体表面的相应图像；
(c)将步骤(b)中获取的相应图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角形测量原理，解算出第一摄像头1和第二摄像头3公共视区内像素点的三维坐标，获得密集点云形式存在的路面三维坐标点。
所述步骤(2)是指：将密集点云形式存在的路面三维坐标点存储为ASC文件，利用MATALB软件将ASC文件构建成路面三维模型。
本发明的优点在于：当该测量系统测试刻槽水泥混凝土路面时，由于采集数据的摄像头有一定的夹角，能够获取槽底和槽内壁点的三维坐标，因此解决了激光构造深度仪不能测试带有沟槽水泥混凝土路面构造深度问题。
附图说明：
图1本发明三维光学测量结构图；
图2本发明刻槽路面模型；
图3本发明路面断面曲线。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1、2、3，一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法，按照以下步骤：
(1)建立三维光学密集点云测量系统；三维光学密集点云测量系统快速获取以密集点云形式存在的路面三维坐标点；
(2)通过密集点云形式存在的路面三维坐标点重构路表三维模型；
(3)在路表三维模型中提取路面的断面曲线，通过所述断面曲线计算路面的平均断面深度。
所述步骤(1)是指：
(a)在待测物体上方设置光栅投影装置2、第一摄像头1和第二摄像头3，光栅投影装置2垂直于待测物体表面设置，第一摄像头1和第二摄像头3分别置于光栅投影装置2两侧，第一摄像头1和第二摄像头3之间的夹角大于0度且小于180度；
(b)用光栅投影装置2将多幅多频光栅垂直投影到待测物体表面，第一摄像头1和第二摄像头3同时获取待测物体表面的相应图像；
(c)将步骤(b)中获取的相应图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角形测量原理，解算出第一摄像头1和第二摄像头3公共视区内像素点的三维坐标，获得密集点云形式存在的路面三维坐标点。
所述步骤(2)是指：将密集点云形式存在的路面三维坐标点存储为ASC文件，利用MATALB软件将ASC文件构建成路面三维模型。
本发明单次测量幅面为15cm×10cm，路面坐标点的点距为0.1mm，竖向坐标精度为0.01mm。
三维光学密集点云测量系统的技术原理：测量时，通过光栅投影装置2投影多幅多频光栅到待测物体上，同时，利用成一定夹角的两个摄像头同步获取相应图像(如图一)，然后对图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角形测量原理，解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (3)

1、一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法，其特征在于，按照以下步骤：
(1)建立三维光学密集点云测量系统；三维光学密集点云测量系统快速获取以密集点云形式存在的路面三维坐标点；
(2)通过密集点云形式存在的路面三维坐标点重构路表三维模型；
(3)在路表三维模型中提取路面的断面曲线，通过所述断面曲线计算路面的平均断面深度。
2、如权利要求1所述一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法，其特征在于，所述步骤(1)是指：
(a)在待测物体上方设置光栅投影装置(2)、第一摄像头(1)和第二摄像头(3)，光栅投影装置(2)垂直于待测物体表面设置，第一摄像头(1)和第二摄像头(3)分别置于光栅投影装置(2)两侧，第一摄像头(1)和第二摄像头(3)之间的夹角大于0度且小于180度；
(b)用光栅投影装置(2)将多幅多频光栅垂直投影到待测物体表面，第一摄像头(1)和第二摄像头(3)同时获取待测物体表面的相应图像；
(c)将步骤(b)中获取的相应图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角形测量原理，解算出第一摄像头(1)和第二摄像头(3)公共视区内像素点的三维坐标，获得密集点云形式存在的路面三维坐标点。
3、如权利要求1所述一种水泥混凝土路面平均断面深度测试方法，其特征在于，所述步骤(2)是指：将密集点云形式存在的路面三维坐标点存储为ASC文件，利用MATALB软件将ASC文件构建成路面三维模型。
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