本技术介绍了一种结合神经辐射场和语义分割网络的路面裂缝检测技术,该技术应用于道路工程领域。通过使用无人机捕获研究区域的路面图像,并进行预处理以构建图像数据集,实现路面裂缝的高效提取。
背景技术
目前行业中路面裂缝的检测主要由专业技术人员以及高成本的设施来执行,但部分地区公路地处特殊,条件恶劣,人为检测成本较高且难以满足实时需求。人为检测主要依托于二维图像识别,传统的路面裂缝识别虽然通过阈值法获得裂缝的二值化图像,并提取二值化特征并分析,然后描述裂缝特征,但是该路面裂缝识别方法的泛化能力较低,无法通过通用算法对裂缝进行分割,需要根据裂缝形态对二维图像进行形态学运算和几何计算来量化裂缝,而裂缝量化的结果又取决于裂缝图像和进一步处理的准确性。
此外,基于二维图像的方法无法计算裂缝深度,而裂缝深度对于道路维护和修复至关重要,因此需要获得路面的3D信息。路面的3D信息获取由三维立体成像技术实现,目前三维立体成像技术大部分又通过激光扫描系统完成,但是使用激光扫描系统的硬件要求和成本都很高,操作不易且数据获取困难。
除此以外,从3D模型得到的海量点云数据中实现高精度分割裂缝仍然充满挑战。一方面,所获取的点云数据存在密度分布不均、部分缺失等情况,这增加了裂缝几何信息自动化提取的难度。另一方面,复杂的路面情况导致了裂缝分割的不确定性和不完整性,降低了模型的精度。
现阶段针对路面点云的提取算法主要分为2类:①传统的经验阈值法:包括平面栅格法,面元网格法。然而这些方法受限于参数固定且需要人为设置,难以适用于复杂多样的路面情况。②语义分割算法:该方法被应用于路面场景的分类和分割中,将不规则的点云数据转化为图像信息,在不设置经验阈值的情况下利用卷积神经网络对像素进行分割并进一步将三维点云投影至多视角图像,以此构建多视角图像的卷积神经网络。虽然该算法虽将不规则的三维点云数据转换为规则形式表示,但是无法充分利用点云之间的空间和结构信息,并且在分割结果重新投影至三维空间的过程中,因维度和划分方式不同,不可避免地将产生误差。
实现思路