CN103778681B - 一种车载高速公路巡检系统及数据获取和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载高速公路巡检系统、以及基于所述车载高速公路巡检系统的数据获取和数据处理方法。所述巡检系统针对现有高速公路巡检方法中存在的技术缺点，采用移动巡检车作为搭载平台，搭载多种数据采集设备，通过高精度同步控制器有机协调各数据采集设备的时间同步、状态响应、数据传输与存储，以数据采集设备集成及监控技术，保证车载高速公路巡检系统运行的可靠性，以数据融合技术、真彩色赋值，实现空间地物的真实三维表达，以定制方式完成成果输出与管理，满足客户不同需求，极大提高了道路巡检的质量与速度，为高速公路部门的道路建设养护和管理提供及时有效的数据依据。

Description

一种车载高速公路巡检系统及数据获取和处理方法

技术领域

本发明涉及一种车载高速公路巡检系统、以及基于所述车载高速公路巡检系统的数据获取和数据处理方法。

背景技术

在高速公路的建设、运营和养护维修中，道路状况指标如路基、路面、沿线设施、道路标线等，对于道路建设和养护部门非常重要。随着高速公路的开通运营，在车辆载荷、自然环境、人为原因等多重因素下，道路会不可避免的发生路基沉陷、路面裂缝、车辙、坑槽、沿线设备损坏、标线缺失等道路灾害，直接影响到车辆行驶的安全。因此，高速公路巡检具有非常重要的意义。

高速公路巡检目前常用方法包括人工巡检和单种病害检测车。

人工巡检主要通过人力调查、手机汇报、手持PDA记录等方式。常见的人工巡检方式包括3m直尺法测量平整度和横断面尺或线绳法测量车辙等。

3m直尺法测量平整度，采用3m直尺基准面距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度，适用于测定压实成型的路面各层表面的平整度，也可用于路基表面成型后的施工平整度检测；横断面尺或线绳法测量车辙，用横断面尺或线绳等手工方法测量绘出断面图，适用于测定沥青路面的车辙，供评定路面使用状况及计算维护工作量时使用。

采用人工巡检方式具有如下不足之处：工作人员工作量大、效率低、容易遗漏和误判、且存在安全隐患影响正常的高速公路运营。

单种病害检测车主要应用激光和图像处理技术对某一类病害进行调查，包括路面车辙激光检测车和路面激光平整度检测车等。

路面车辙激光检测车，基于结构光测量和数字图像处理方法,首先将直线型结构光投射到待测路面,由CCD摄像机采集结构光图像,然后通过图像处理和分析方法提取车辙深度曲线，最后提出了一种快速有效的基于模板的标定方法来计算车辙深度。2012年4月1日长安大学申请的一种道路路面构造深度的激光路面检测装置，用来检测路面构造深度，然而该激光路面检测装置功能单一。

路面激光平整度检测车，主要通过激光路面平整度测定仪进行检测，装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测定车，它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作是测试车以一定的速度在路面上行驶，固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。随着汽车的行进，每隔一定间距，采集一次数据。通过数据分析系统，可显示打印国际平整度指数等平整度检测结果。2003年8月28日武汉武大卓越科技有限责任公司申请的智能道路路面自动检测车，用于检测路面破损和平整度；2007年9月29日张小虎申请的检测公路路面平整度的摄像测量方式，采用摄影测量方法检测公路路面平整度；2013年4月15日南京道润交通科技有限公司申请的道路检测车及利用其进行道路检测的方法，采用点激光和面阵相机检测轮迹带处路面平整度。

采用特定道路路面病害移动检查方法，通常都是针对某一类病害如车辙，一般检查单车道，功能单一、效率低、应用范围窄。

基于路面图像的裂缝巡检，在机器视觉领域中，线阵相机传感器的高分辨率使它非常适合测量场合。线阵相机可以对图象一行一行进行处理，或者对由多行组成的面阵图象进行处理。线阵相机适合:(1)被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题；(2)需要极大的视野或极高的精度，进行多次拍照，将所拍下的多幅“条”形图象合并成一张巨大的图。在大的视野或高的精度检测情况下，其检测速度也慢。2003年8月13日沈阳工业学院申请的高速公路路面自动检测系统，采用CCD摄像机采集故障路面的数据；2012年3月4日南京理工大学常熟研究院有限公司申请的基于图像分割的破损道路检测装置，仅针对路面破损检测；2013年3月29日吉林大学申请的车载移动式公路路面裂纹机器视觉检测系统，采用机器视觉技术实现路面裂纹特征图像采集进而完成对路面破损状况的评价。基于图像技术的破损检测设备目前存在的问题有：(1)目前设备主要能识别裂缝类病害，对于拥包、波浪、沉陷等三维病害尚不能准确识别；(2)后处理工作量较大，误判、漏判率较高，需由人工后期逐图判读，处理时间过长；(3)人为及天气因素对于测试结果准确性有一定的影响，如不同天气状况下识别的效果均不一样。

2011年9月22日中国科学院深圳先进技术研究院申请的道路路面检测方法及系统，它是采集垂直方向上的加速度来检测道路路面，检测范围小。

此外，传统方法不能获取准确空间位置信息，不能生成道路数字高程数据进行准确的沉降分析；交通设施的检查仍然为外业调查，效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种车载高速公路巡检系统，以车辆为载体，高度集成卫星定位接收机、激光扫描仪、惯性测量单元、工业CCD相机等先进数据采集设备，利于实现车载高速公路巡检系统的自动化控制，在保证高速公路正常运营的前提下，提高了检测效率；另外，车载高速公路巡检系统能够快速获得高速公路道路状况指标的全要素，为高速公路日常维护与管理提供决策依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车载高速公路巡检系统，包括数据获取系统和数据处理系统；

数据获取系统，包括：

数据采集设备，用于采集有关高速公路道路状况指标的原始激光点云、图像、GPS/INS数据，包括GPS接收机及天线、惯性测量单元、激光扫描仪和工业CCD相机；

数据采集工控机，用于接收和存储各数据采集设备采集的数据，工业CCD相机通过线缆连接到数据采集工控机上；

监控计算机，通过网络交换机与各数据采集设备和数据采集工控机连接到同一个局域网中，并通过基于TCP/IP的自定义协议进行数据和状态的交互；

同步控制器，用于协调各数据采集设备之间的时间同步、状态响应、数据传输与存储；

移动电源，作为各数据采集设备、监控计算机和同步控制器的供电电源；

移动巡检车，作为数据获取系统的搭载平台，用于搭载各数据采集设备、监控计算机、同步控制器和移动电源；

里程计，在卫星信号被遮挡或干扰情况下，参与组合导航定位解算，提高车载定位精度，此外，里程计还用于图像数据的等距采集控制和判断移动巡检车是否处于停止状态；

数据处理系统，用于对数据采集设备采集到的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据预处理、点云滤波与数据分析、道路设施与病害巡检。

进一步，所述移动巡检车顶部安装有测量平台，GPS接收机及天线、惯性测量单元、激光扫描仪、工业CCD相机、同步控制器和网络交换机分别安装在该测量平台上；数据采集工控机与移动电源放置于移动巡检车内；里程计置于移动巡检车车轮位置；各数据采集设备分别通过线缆连接到网络交换机上。

进一步，所述测量平台为水平测量平台，在测量平台上设置有与所述测量平台均呈45度夹角的激光扫描仪安装平台和工业CCD相机安装平台，激光扫描仪安装平台和工业CCD相机安装平台相互平行；激光扫描仪有三台，布设在激光扫描仪安装平台上；工业CCD相机有六台，布设在工业CCD相机安装平台上；GPS接收机安置于测量平台内；GPS天线竖直安装在工业CCD相机安装平台上。

进一步，所述移动巡检车的时速不小于60km/h。

此外，本发明还提出了一种基于上述车载高速公路巡检系统的数据获取方法，其采用如下技术方案：

一种车载高速公路巡检系统的数据获取方法，采用上述车载高速公路巡检系统，通过监控计算机向各数据采集设备发送控制命令，监控计算机运行监控程序，由界面化操作完成各数据采集设备控制、数据采集、数据显示及各数据采集设备的状态显示。

进一步，上述数据获取方法包括如下数据获取操作步骤：

a初始化准备过程

a1、监控计算机运行监控程序，并搜索局域网中存在的所有数据采集设备服务程序，在搜索到的数据采集设备服务程序中选择参与本次项目采集工作的数据采集设备服务程序，以启动相应的数据采集设备；

a2、为本次项目采集创建项目，创建项目时需要输入项目名称，在监控计算机上生成一个对应该项目名称的文件夹，用于存放本次项目的采集数据；

a3、依次设置参与本次项目采集工作的各数据采集设备的工作参数，并对同步控制器的工作参数进行设置；

b数据采集存储过程

数据采集设备采集高速公路巡检过程中有关道路状况指标的原始数据，然后将这些原始数据通过局域网传输到数据采集工控机上，并存储在数据采集工控机上对应本次项目的文件夹下。

进一步，上述数据获取方法中，在完成初始化准备过程后，静等待10～15分钟，进行惯导精对准，然后进行数据采集存储过程。

此外，本发明还提出了一种基于上述车载高速公路巡检系统的数据获取方法，其采用如下技术方案：

一种车载高速公路巡检系统的数据处理方法，采用上述车载高速公路巡检系统，高速公路巡检过程中采集到的原始数据包括激光点云、图像、GPS/INS数据，包括如下数据处理操作步骤：

a数据预处理

对高速公路巡检过程中获取的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据解析、姿态校准、格式转换和工程管理输出；

b点云滤波与数据分析

基于滤波算法实现路面点云和边坡点云分类，通过反距离加权插值方法生成路面与边坡数字高程模型、路面强度正射影像和路面坡度正射影像；

c道路设施与病害巡检

通过对点云、图像和插值处理数据特点进行分析，制定出满足高速公路设施和病害检查需求的巡检方法。

进一步，上述数据处理方法中，步骤b包括如下子步骤：

b1、通过分析激光扫描点云的空间特征，运用空间特征约束法、排序最小二乘坡度估计法和窗口迭代分析法进行初始路面与边坡种子点提取，然后基于局部坡度滤波方法，以种子点作为基准点提取所有的路面点云和边坡点云；

b2、运用反距离加权插值方法对路面点云高程和强度进行插值运算，生成路面与边坡数字高程模型、路面强度正射影像，然后对路面与边坡数字高程模型进行坡度分析生成路面坡度正射影像。

进一步，上述数据处理方法中，步骤c包括如下子步骤：

c1、路基设施与病害巡检，由多次获取的路面与边坡数字高程模型数据进行叠加，分析路基沉降、边坡坍塌，由图像数据目视判读路基构造物损坏、水毁冲沟、路肩边沟不洁、路肩损坏、路缘石缺损及顺直、边沟堵塞；

c2、路面设施与病害巡检，通过对路面图像进行图像分析，识别路面龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝，通过对路面与边坡数字高程模型和坡度正射影像分析坑槽、车辙、沉陷、波浪拥包，通过对路面强度正射影像和实景影像分析路面松散、泛油、修补、有无落物、油污、滞水；

c3、路产设施与病害巡检，由实景图像目视检查交通沿线设施，包括护栏板是否顺直、有无附件缺失、锈蚀，标志标牌、隔音墙、有无附件缺失或损坏、锈蚀，中央分隔带防眩板有无附件缺失或损坏、锈蚀，根据路面强度正射影像和实景影像分析标线、轮廓标、凸起路标有无缺损。

本发明的优点是：

本发明针对现有高速公路巡检方法中存在的技术缺点，采用移动巡检车作为搭载平台，搭载多种数据采集设备，通过高精度同步控制器有机协调各数据采集设备的时间同步、状态响应、数据传输与存储，以数据采集设备集成及监控技术，保证车载高速公路巡检系统运行的可靠性，以数据采集设备标定及数字化空间检校技术，保证了数据精度，以数据融合技术、真彩色赋值，实现空间地物的真实三维表达，以定制方式完成成果输出与管理，满足客户不同需求，极大提高了道路巡检的质量与速度，为高速公路部门的道路建设养护和管理提供及时有效的数据依据。

附图说明

图1为本发明中车载高速公路巡检系统示意图；

图2为图1中测量平台的结构示意图；

图3为图2中激光扫描仪安装平台的结构示意图；

图4为图2中工业CCD相机安装平台的结构示意图；

图5为本发明中数据获取系统的监控设计框图；

图6为本发明中数据获取系统的数据获取存储框架图；

图7为本发明中基于车载高速公路巡检系统的数据获取方法流程图；

图8为本发明中基于车载高速公路巡检系统的数据处理方法中数据预处理设计框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

一种车载高速公路巡检系统，包括数据获取系统和数据处理系统。

数据获取系统，包括：

数据采集设备，包括GPS接收机及天线、惯性测量单元、激光扫描仪和工业CCD相机，用于采集有关高速公路道路状况指标的原始激光点云、图像、GPS/INS数据；

数据采集工控机，用于接收和存储各数据采集设备采集的数据，工业CCD相机通过线缆连接到数据采集工控机上；

监控计算机，通过网络交换机与各数据采集设备和数据采集工控机连接到同一个局域网中，并通过基于TCP/IP的自定义协议进行数据和状态的交互；

同步控制器，用于协调各数据采集设备之间的时间同步、状态响应、数据传输与存储；

移动电源，作为各数据采集设备、监控计算机和同步控制器的供电电源；

移动巡检车，作为数据获取系统的搭载平台，用于搭载各数据采集设备、监控计算机、同步控制器和移动电源；

里程计，在卫星信号容易被遮挡或干扰情况下，参与组合导航定位解算，提高车载定位精度，此外，里程计还用于图像数据的等距采集控制和判断移动巡检车是否处于停止状态；

数据处理系统，内部设置处理计算机，用于对数据采集设备采集到的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据预处理、点云滤波与数据分析、道路设施与病害巡检。

具体的，如图1至图4所示，在移动巡检车101顶部安装有测量平台102，GPS接收机及天线103、惯性测量单元、激光扫描仪104、工业CCD相机105、同步控制器和网络交换机分别安装在该测量平台上102；数据采集工控机与移动电源放置于移动巡检车内，例如可以是后备箱内；里程计置于移动巡检车车轮位置；各数据采集设备分别通过线缆连接到网络交换机上；电源线缆、相机线缆与监控线缆由移动巡检车101侧面车窗位置伸入车内，电源线缆连接移动电源，监控线缆连接监控计算机，该监控计算机可以是监控笔记本，方便取拿、携带和操作，操作人员手持监控计算机完成各项数据采集操作。移动巡检车101的时速不小于60km/h，利于保证高速公路的正常运营，提高检测效率。图1中箭头示出了移动巡检车行进方向。

另外，测量平台102为水平测量平台，在测量平台上设置有与测量平台102均呈45度夹角的激光扫描仪安装平台106和工业CCD相机安装平台107，激光扫描仪安装平台106和工业CCD相机安装平台107相互平行；激光扫描仪104有三台，布设在激光扫描仪安装平台106上，具体的，三台激光扫描仪正好处于一个底角为65度的等腰三角形的三个顶点上，车行进方向上顶部激光扫描仪采集隧道、高架桥及高速公路架空设施的点云数据，尾部左右两侧扫描仪采集公路路面、边坡及隔离带等点云数据；工业CCD相机105有六台，布设在工业CCD相机安装平台107上，具体的，六台工业CCD相机正好处于一个直径为420mm的圆周的六个等分点上，拼接成360度全景图像；GPS接收机安置于测量平台102内；GPS天线103竖直安装在工业CCD相机安装平台107上。

通过该车载高速公路巡检系统，能够提供高速公路所需的全要素，可以快速获取道路部件、道路病害、道路地形等三维空间数据和属性数据，进行路基、路面和路产的快速巡检与分析，为高速公路日常维护与管理提供决策依据。

实施例2

一种车载高速公路巡检系统的数据获取方法，采用实施例1中的车载高速公路巡检系统，如图5所述，数据获取系统的监控设计采用CS架构，监控计算机一端作为客户端，数据采集设备一端作为服务器端，通过客户端向服务器端发送控制命令，客户端运行监控程序，由界面化操作完成各数据采集设备控制、数据采集、数据显示及各数据采集设备的状态显示。

数据获取过程是利用各数据采集设备和监控计算机处于同一个局域网中，通过基于TCP/IP的自定义协议进行数据和状态的交互，图6示出了数据获取存储框架图。

如图7所示，通过监控计算机运行监控程序，进行界面化操作，数据获取操作过程包括搜索数据采集设备、创建项目、连接数据采集设备、数据采集设备工作参数设置、惯性测量单元对准参数设置、静等待、开始数据采集、结束项目等几个步骤。下面以流程示意的形式对数据获取的过程进行描述：

a初始化准备过程

a1、监控计算机运行监控程序，并搜索局域网中存在的所有数据采集设备服务程序，在搜索到的数据采集设备服务程序中选择参与本次项目采集工作的数据采集设备服务程序，以启动相应的数据采集设备；

a2、为本次项目采集创建项目，创建项目时需要输入项目名称，在监控计算机上生成一个对应该项目名称的文件夹，用于存放本次项目的采集数据；

a3、依次设置参与本次项目采集工作的各数据采集设备的工作参数，并对同步控制器的工作参数进行设置；

数据采集设备的工作参数设置包括：GPS需采集数据记录、激光扫描仪工作参数、工业CCD相机工作参数；

惯性测量单元对准参数设置，用于完成惯性导航系统的初始化，对准参数设置完成后，惯导大约需要2分钟时间完成粗对准；

惯导完成粗对准后，测量平台已经调整到了一定精度范围内，再静止等待10～15分钟进行惯导精对准，提高对准精度，精对准完成后惯导就进入了导航工作状态；

b数据采集存储过程

数据采集设备采集高速公路巡检过程中有关道路状况指标的原始数据，然后将这些原始数据通过局域网传输到数据采集工控机上，并存储在数据采集工控机上对应本次项目的文件夹下。

实施例3

一种车载高速公路巡检系统的数据处理方法，采用实施例1中的车载高速公路巡检系统，高速公路巡检过程中采集到的原始数据包括激光点云、图像、GPS/INS数据。数据处理方法包括如下数据处理操作步骤：

a数据预处理

对高速公路巡检过程中获取的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据解析、姿态校准、格式转换和工程管理输出，如图8所示：

GPS/INS数据处理

(1)对GPS数据进行差分解算，分析数据精度；

(2)将差分GPS数据与惯导数据组合解算，输出高精度时间、位置和姿态信息；

激光扫描仪预处理

(1)根据主控系统记录的信息对激光点云进行信号滤波去噪；

(2)通过检校参数对点云数据进行纠正，实现点云拼接；

(3）进行空间坐标转换，输出相应坐标系下平面坐标，同时保存为标准点云数据格式；

工业CCD相机数据预处理

(1)根据相机检校参数对影像进行校正，去除畸变较大影像；

(2）根据数据精度需求对影像进行压缩和抽稀；

真彩点云

通过对点云和影像进行融合，生成能够表达真实环境的真彩点云，具体为：

(1)根据时间同步系统获取点云对应的影像，同时提取系统记录的影像参数，还原影像空间位置；

(2)基于共线方程思想，提取激光点对应的影像上像素点，将颜色值存入点云数据中，以颜色渲染显示真彩点云；

工程化处理

(1)根据时间创建点云索引和里程索引；

(2)根据内业处理人员和工程进度要求，按照里程将整个路段进行分段，并行处理，输出分段点云、影像图片；

b点云滤波与数据分析

基于滤波算法实现路面点云和边坡点云分类，通过反距离加权插值方法生成路面与边坡数字高程模型、路面强度正射影像和路面坡度正射影像，具体如下：

b1、通过分析激光扫描点云的空间特征，运用空间特征约束法、排序最小二乘坡度估计法和窗口迭代分析法进行初始路面与边坡种子点提取，然后基于局部坡度滤波方法，以种子点作为基准点提取所有的路面点云和边坡点云；

b2、运用反距离加权插值方法对路面点云高程和强度进行插值运算，生成路面与边坡数字高程模型、路面强度正射影像，然后对路面与边坡数字高程模型进行坡度分析生成路面坡度正射影像；

c道路设施与病害巡检

通过对点云、图像和插值处理数据特点进行分析，制定出满足高速公路设施和病害检查需求的巡检方法，具体如下：

c1、路基设施与病害巡检，由多次获取的路面与边坡数字高程模型数据进行叠加，分析路基沉降、边坡坍塌，由图像数据目视判读路基构造物损坏、水毁冲沟、路肩边沟不洁、路肩损坏、路缘石缺损及顺直、边沟堵塞；

c2、路面设施与病害巡检，通过对路面影像进行图像分析，识别路面龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝，通过对路面与边坡数字高程模型和坡度正射影像分析坑槽、车辙、沉陷、波浪拥包，通过对路面强度正射影像和实景影像分析路面松散、泛油、修补、有无落物、油污、滞水；

c3、路产设施与病害巡检，由实景图像目视检查交通沿线设施，包括护栏板是否顺直、有无附件缺失、锈蚀，标志标牌、隔音墙、有无附件缺失或损坏、锈蚀，中央分隔带防眩板有无附件缺失或损坏、锈蚀，根据路面强度正射影像和实景影像分析标线、轮廓标、凸起路标有无缺损。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种车载高速公路巡检系统的数据获取方法，其采用的一种车载高速公路巡检系统包括数据获取系统和数据处理系统；其中，

数据获取系统，包括：

数据采集设备，用于采集有关高速公路道路状况指标的原始激光点云、图像、GPS/INS数据，包括GPS接收机及天线、惯性测量单元、激光扫描仪和工业CCD相机；

数据采集工控机，用于接收和存储各数据采集设备采集的数据，工业CCD相机通过线缆连接到数据采集工控机上；

监控计算机，通过网络交换机与各数据采集设备和数据采集工控机连接到同一个局域网中，并通过基于TCP/IP的自定义协议进行数据和状态的交互；

同步控制器，用于协调各数据采集设备之间的时间同步、状态响应、数据传输与存储；

移动电源，作为各数据采集设备、监控计算机和同步控制器的供电电源；

移动巡检车，作为数据获取系统的搭载平台，用于搭载各数据采集设备、监控计算机、同步控制器和移动电源；

里程计，在卫星信号被遮挡或干扰情况下，参与组合导航定位解算，提高车载定位精度，此外，里程计还用于图像数据的等距采集控制和判断移动巡检车是否处于停止状态；

数据处理系统，用于对数据采集设备采集到的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据预处理、点云滤波与数据分析、道路设施与病害巡检；

通过监控计算机向各数据采集设备发送控制命令，监控计算机运行监控程序，由界面化操作完成各数据采集设备控制、数据采集、数据显示及各数据采集设备的状态显示；

其特征在于，所述数据获取方法包括如下步骤：

a初始化准备过程

a1、监控计算机运行监控程序，并搜索局域网中存在的所有数据采集设备服务程序，在搜索到的数据采集设备服务程序中选择参与本次项目采集工作的数据采集设备服务程序，以启动相应的数据采集设备；

a2、为本次项目采集创建项目，创建项目时需要输入项目名称，在监控计算机上生成一个对应该项目名称的文件夹，用于存放本次项目的采集数据；

a3、依次设置参与本次项目采集工作的各数据采集设备的工作参数，并对同步控制器的工作参数进行设置；

b数据采集存储过程

数据采集设备采集高速公路巡检过程中有关道路状况指标的原始数据，然后将这些原始数据通过局域网传输到数据采集工控机上，并存储在数据采集工控机上对应本次项目的文件夹下。

2.根据权利要求1所述的一种车载高速公路巡检系统的数据获取方法，其特征在于，在完成初始化准备过程后，静等待10～15分钟，进行惯导精对准，然后进行数据采集存储过程。

3.一种车载高速公路巡检系统的数据处理方法，其采用的一种车载高速公路巡检系统包括数据获取系统和数据处理系统；其中，

数据获取系统，包括：

数据采集设备，用于采集有关高速公路道路状况指标的原始激光点云、图像、GPS/INS数据，包括GPS接收机及天线、惯性测量单元、激光扫描仪和工业CCD相机；

数据采集工控机，用于接收和存储各数据采集设备采集的数据，工业CCD相机通过线缆连接到数据采集工控机上；

监控计算机，通过网络交换机与各数据采集设备和数据采集工控机连接到同一个局域网中，并通过基于TCP/IP的自定义协议进行数据和状态的交互；

同步控制器，用于协调各数据采集设备之间的时间同步、状态响应、数据传输与存储；

移动电源，作为各数据采集设备、监控计算机和同步控制器的供电电源；

移动巡检车，作为数据获取系统的搭载平台，用于搭载各数据采集设备、监控计算机、同步控制器和移动电源；

里程计，在卫星信号被遮挡或干扰情况下，参与组合导航定位解算，提高车载定位精度，此外，里程计还用于图像数据的等距采集控制和判断移动巡检车是否处于停止状态；

数据处理系统，用于对数据采集设备采集到的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据预处理、点云滤波与数据分析、道路设施与病害巡检；

通过监控计算机向各数据采集设备发送控制命令，监控计算机运行监控程序，由界面化操作完成各数据采集设备控制、数据采集、数据显示及各数据采集设备的状态显示；

高速公路巡检过程中采集到的原始数据包括激光点云、图像、GPS/INS数据；

其特征在于，所述数据处理方法包括如下步骤：

a数据预处理

对高速公路巡检过程中获取的原始激光点云、图像、GPS/INS数据进行数据解析、姿态校准、格式转换和工程管理输出；

b点云滤波与数据分析

基于滤波算法实现路面点云和边坡点云分类，通过反距离加权插值方法生成路面与边坡数字高程模型、路面强度正射影像和路面坡度正射影像；

c道路设施与病害巡检

通过对点云、图像和插值处理数据特点进行分析，制定出满足高速公路设施和病害检查需求的巡检方法。

4.根据权利要求3所述的一种车载高速公路巡检系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤b包括如下子步骤：

b1、通过分析激光扫描点云的空间特征，运用空间特征约束法、排序最小二乘坡度估计法和窗口迭代分析法进行初始路面与边坡种子点提取，然后基于局部坡度滤波方法，以种子点作为基准点提取所有的路面点云和边坡点云；

b2、运用反距离加权插值方法对路面点云高程和强度进行插值运算，生成路面与边坡数字高程模型、路面强度正射影像，然后对路面与边坡数字高程模型进行坡度分析生成路面坡度正射影像。

5.根据权利要求3所述的一种车载高速公路巡检系统的数据处理方法，其特征在于，所述步骤c包括如下子步骤：

c1、路基设施与病害巡检，由多次获取的路面与边坡数字高程模型数据进行叠加，分析路基沉降、边坡坍塌，由图像数据目视判读路基构造物损坏、水毁冲沟、路肩边沟不洁、路肩损坏、路缘石缺损及顺直、边沟堵塞；

c2、路面设施与病害巡检，通过对路面图像进行图像分析，识别路面龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝，通过对路面与边坡数字高程模型和坡度正射影像分析坑槽、车辙、沉陷、波浪拥包，通过对路面强度正射影像和实景影像分析路面松散、泛油、修补、有无落物、油污、滞水；

c3、路产设施与病害巡检，由实景图像目视检查交通沿线设施，包括护栏板是否顺直、有无附件缺失、锈蚀，标志标牌、隔音墙、有无附件缺失或损坏、锈蚀，中央分隔带防眩板有无附件缺失或损坏、锈蚀，根据路面强度正射影像和实景影像分析标线、轮廓标、凸起路标有无缺损。