一种基于时序数据的道路病害变化趋势分析方法及系统与流程

本发明涉及道路病害监测与分析，尤其涉及一种基于时序数据的道路病害变化趋势分析方法及系统。

背景技术：

1、道路病害监测与分析技术领域主要围绕路面裂缝、坑槽、车辙等病害对象，对道路巡检过程中形成的图像、位置、时间、病害类型及尺寸记录进行采集、传输、存储、识别和统计，并由检测终端将巡检记录上传至服务器或数据库，按照道路区段和检测时间组织数据。其中，道路病害变化趋势分析是指对同一道路区段不同检测时刻的病害记录进行关联处理，通常从巡检图像、检测设备记录或历史数据库中取得病害类型、位置、长度、面积、深度及检测时间等数据，按道路区段和时间顺序整理对应记录，对相邻检测周期的病害数值进行比较和变化量计算，并依据时间序列、变化幅度及预设判断条件形成趋势分析结果，相关结果由服务器存储并供终端调用或显示。

2、现有的道路病害变化趋势分析多按照道路区段和检测时间整理巡检记录，并依据相邻检测周期的病害类型和位置及长度面积深度进行比较，当不同巡检周期存在定位偏移和病害轮廓边界波动或检测时间间隔不一致时，同一病害在连续巡检中的对应关系容易发生偏差，单次轮廓变化会影响病害增长判定，跨越多个巡检周期形成的持续扩展过程也会被拆分为独立变化量，导致变化趋势缺少稳定的连续时序依据。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于时序数据的道路病害变化趋势分析方法及系统，通过对连续巡检过程中同一道路病害的病害类型、道路位置、病害轮廓及采集时间进行关联处理，结合固定路面纹理区域确定边界测量抖动距离，并基于边界测量抖动距离建立多级病害扩展带，使不同巡检周期形成的病害轮廓能够按照统一的空间基准进行对应，进一步通过目标扩展带的跨周期确认以及跨越时间的时序排列，对道路病害的持续变化过程进行分析，从而形成与同一病害连续演化过程相对应的道路病害变化趋势。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于时序数据的道路病害变化趋势分析方法，包括以下步骤：

4、采集固定路面纹理区域的连续图像，提取各连续图像中同一外缘点的位置，根据相邻连续图像中同一外缘点的位置差确定边界测量抖动距离；

5、获取首次确认病害的病害类型、道路位置和初始病害轮廓，根据病害类型、道路位置和初始病害轮廓建立病害链记录，并以边界测量抖动距离为间隔，在初始病害轮廓外围划分多级病害扩展带；

6、读取后续巡检的当前病害类型、当前道路位置、当前采集时间和当前病害轮廓，根据当前道路位置选取对应的病害链记录，当当前病害类型与病害链记录中的病害类型一致，且当前病害轮廓与病害链记录中的上一病害轮廓存在位置重叠时，将当前病害轮廓写入病害链记录作为最新病害轮廓；

7、根据最新病害轮廓与多级病害扩展带的位置关系确定目标扩展带，在最新病害轮廓首次进入目标扩展带时，将当前采集时间记录为首次进入时间；

8、当下一巡检周期的病害轮廓仍进入目标扩展带或外侧病害扩展带时，将首次进入时间确定为跨越时间，否则删除首次进入时间；

9、按照各病害扩展带对应的跨越时间形成跨层时序，计算跨层时序中相邻跨越时间之间的时间间隔，根据连续时间间隔的变化确定道路病害变化趋势。

10、进一步地，确定边界测量抖动距离时，按照连续图像的采集时间对固定路面纹理区域的连续图像进行排列，在各相邻连续图像中确定同一外缘点对应的图像位置，分别计算相邻两个图像位置之间的位置差，并将各位置差转换为固定路面纹理区域对应的路面实际距离，通过比较各路面实际距离，将最大路面实际距离确定为边界测量抖动距离。

11、进一步地，在确定最大路面实际距离的过程中，每新增一幅连续图像，计算新增连续图像与前一幅连续图像中同一外缘点对应的路面实际距离，将新增得到的路面实际距离与当前记录的最大路面实际距离进行比较；

12、当新增得到的路面实际距离大于当前记录的最大路面实际距离时，以新增得到的路面实际距离更新最大路面实际距离；当连续两次新增得到的路面实际距离均未大于当前记录的最大路面实际距离时，停止更新，并将当前记录的最大路面实际距离作为边界测量抖动距离。

13、进一步地，确定同一外缘点时，将首幅连续图像中固定路面纹理区域的外缘点转换至路面坐标下，记录各外缘点对应的道路纵向位置和道路横向位置；

14、对后续连续图像中固定路面纹理区域的外缘点进行相同的路面坐标转换，并分别比较各外缘点与前一幅连续图像中同一外缘点的道路纵向位置差和道路横向位置差；

15、按照道路纵向位置差与道路横向位置差的合计值由小到大排列，将排列首位的外缘点确定为当前连续图像中的同一外缘点。

16、进一步地，建立病害链记录时，以道路位置作为病害链记录的位置索引，将病害类型和初始病害轮廓与位置索引关联，根据初始病害轮廓在路面坐标中的边界位置形成轮廓基准，并以边界测量抖动距离为相邻扩展边界之间的间隔，从轮廓基准向外依次形成多级病害扩展带，使各病害扩展带与病害链记录建立对应关系。

17、进一步地，划分多级病害扩展带时，沿初始病害轮廓的外缘按照边界测量抖动距离确定第一扩展边界，以相邻扩展边界之间保持一个边界测量抖动距离的方式连续确定后续扩展边界，将相邻两个扩展边界之间的路面区域确定为一个病害扩展带，并按照各病害扩展带与初始病害轮廓之间的距离由近至远建立层级关系。

18、进一步地，根据当前道路位置选取对应的病害链记录时，分别计算当前道路位置与各病害链记录中道路位置之间的位置差，按照位置差由小到大的顺序对各病害链记录进行排列，将排列首位的病害链记录确定为候选病害链记录；

19、比较当前病害类型与候选病害链记录中的病害类型，当两者一致时，对当前病害轮廓与候选病害链记录中的上一病害轮廓进行位置重叠判断，当两者存在位置重叠时，将候选病害链记录确定为对应的病害链记录。

20、进一步地，对当前病害轮廓与上一病害轮廓进行位置重叠判断时，将当前病害轮廓和上一病害轮廓转换至同一道路坐标基准下，分别确定当前病害轮廓和上一病害轮廓对应的道路纵向覆盖范围以及道路横向覆盖范围；

21、当两个道路纵向覆盖范围存在重叠且两个道路横向覆盖范围存在重叠时，确定当前病害轮廓与上一病害轮廓存在位置重叠；

22、当任一道路纵向覆盖范围或道路横向覆盖范围不存在重叠时，确定当前病害轮廓与上一病害轮廓不存在位置重叠。

23、进一步地，确定目标扩展带及道路病害变化趋势时，比较最新病害轮廓的最外侧边界与多级病害扩展带各层边界的位置关系，将首次被最新病害轮廓进入且尚未记录跨越时间的病害扩展带确定为目标扩展带；

24、当下一巡检周期的病害轮廓仍进入目标扩展带或外侧病害扩展带时，将首次进入时间确定为跨越时间，否则删除首次进入时间；

25、按照各病害扩展带的层级顺序排列跨越时间，依次计算相邻跨越时间之间的时间间隔，当后一时间间隔短于前一时间间隔时确定为扩展节律加快，当后一时间间隔长于前一时间间隔时确定为扩展节律趋缓，当两个时间间隔相同时确定为扩展节律保持，并将对应结果确定为道路病害变化趋势。

26、另外，本发明还提供一种基于时序数据的道路病害变化趋势分析系统，用于上述基于时序数据的道路病害变化趋势分析方法，系统包括：摄像装置、卫星定位接收设备、车载处理设备、无线通信设备和服务器。

27、摄像装置用于采集路面图像，卫星定位接收设备用于输出与路面图像对应的道路位置和采集时间，车载处理设备用于将路面图像、道路位置和采集时间关联形成巡检记录，并经无线通信设备发送至服务器。

28、服务器从巡检记录中调取固定路面纹理区域的连续图像，根据连续图像中同一外缘点的位置差确定边界测量抖动距离，并根据首次确认病害的病害类型、道路位置和初始病害轮廓建立病害链记录，以边界测量抖动距离为间隔划分多级病害扩展带；

29、服务器从后续巡检记录中读取当前病害类型、当前道路位置、当前采集时间和当前病害轮廓，根据当前道路位置选取病害链记录，根据当前病害类型以及当前病害轮廓与上一病害轮廓的位置关系确定病害归属，并将归属成立的当前病害轮廓写入病害链记录作为最新病害轮廓；

30、服务器根据最新病害轮廓与多级病害扩展带的位置关系确定目标扩展带，根据连续巡检结果确定目标扩展带的跨越时间，按照各病害扩展带对应的跨越时间形成跨层时序，并根据相邻跨越时间之间的时间间隔变化确定道路病害变化趋势。

31、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

32、本发明中，通过连续图像中同一外缘点的位置差确定边界测量抖动距离，并以边界测量抖动距离为间隔在初始病害轮廓外围划分多级病害扩展带，使后续病害轮廓的空间变化具有统一判定基准，依据当前道路位置和病害类型选取对应病害链记录，并结合当前病害轮廓与上一病害轮廓的位置重叠关系确定连续归属，可保持同一病害在各巡检周期的对应关系，对目标扩展带设置首次进入时间和下一巡检周期确认条件，再依据各跨越时间形成跨层时序并比较相邻时间间隔，使单次边界波动不直接进入趋势判定，并使病害扩展过程按照连续时序形成变化趋势。