高速公路路面破损自动识别与智能评价

摘要

交通运输业是我国社会经济发展的基础产业，是推动我国经济发展和社会进步的强大动力。上世纪80年代，高速公路在我国实现了零的突破，并很快进入了高速建设阶段。在过去的11年间，我国高速公路从1992年的652公里增加到2003年的近3万公里。到2009年底，中国的高速公路通车里程已达到了6.5万公里，通车总里程已仅次于美国，名列世界第二位。随着经济社会的发展，人们对道路养护提出了科学养护、从矫正性养护过渡到预防性养护的新需求。因而，快速、准确、无需人工干预的调查路面病害数据，客观准确的评价道路的使用性能，成为了人们亟待解决的问题。
　　 本文从路面图像预处理、路面图像分割、路面性能评价和公路管理系统四方面展开研究。首先分析了路面破损图像噪声产生的根源，并对噪声进行了分类。指出路面破损图像的噪声主要分为脉冲噪声和高斯噪声两类。进而，在图像噪声检测的基础上，对传统的噪声滤除方法进行了改进，即利用噪声检测理论对路面破损图像进行自适应预处理。该方法在有效滤除噪声的同时，又很好的保持了路面图像的边缘细节，为路面图像后续的处理提供了基础。
　　 在分析路面破损图像灰度分布特征的基础上，综合路面破损图像分割的一般思路，利用广义结构元理论对路面破损图像进行分割。该方法采用动态梯度分割阈值与灰度值分割阈值相结合的分割算法，将两者相结合作为不同像素的分割阈值，进行路面破损图像分割，对路面图像背景复杂、存在阴影、光照不均、对比度不同等具有很好的适应性。最后通过计算机仿真验证了算法的可行性。
　　 对于路面使用性能的评价，首先分析了回归分析法、模糊综合评判等方法的优劣后，设计了基于熵权雷达图的路面性能评价方法，该方法执行效率高，评价结果与实际路面性能吻合。
　　 最后，构建了基于GIS的数字化公路管理系统。详细分析了系统的整体框架，对各功能模块做了详细的分析设计，并应用C＃作为开发语言，Oracle10g作为空间数据库，ArcGIS Server9.3为平台进行开发实现。