一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法与流程

本发明实施例涉及计算机数据处理技术，尤其涉及一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法、装置、设备和介质。
背景技术：
传统的基于地面测量的监测方法(如监测车)，智能道路检测车以机动车为平台，搭载计算机系统，综合应用光、机、电、算及“3S”(Remotesensing，RS，遥感技术、Geographyinformationsystems，GIS，地理信息系统和Globalpositioningsystems，GPS，全球定位系统)技术，装备的高分辨率线阵图像采集系统可以采集公路路面图像，用以识别路面裂缝、坑槽等路面病害，激光结构光三维测量系统可以连续测量路面车辙数据，多目CCD(Charge-CoupledDevice，电荷耦合器件)立体测量系统可以有效捕捉公路沿线立体景观图像，惯性补偿激光测距系统则能精确的对公路平整度指数进行连续式测量。采集结束后，采集数据全部存储于大容量电脑硬盘中，通过后处理软件，可以生成检测路段的路面破损率、平整度指数、车辙深度数据、路面构造深度指标等。发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术主要存在如下缺陷：传统路面监测技术影响公路正常行驶、成本高、耗费大量的人力物力、抽样调查难以全面反映路面健康状况，并且对于病害的管理水平低下，无法实现病害实时更新、精准定位病害及可视化。技术实现要素：本发明实施例提供一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法、装置、设备和介质，提供一种高效率、高精度、低成本的道路病害自动识别及管理方法，以提高道路的管理水平。第一方面，本发明实施例提供了一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法，该方法包括：通过LiDAR技术获取与目标检测路面匹配的路面点云数据；根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；获取与所述目标检测路面匹配的目标BIM，并根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示；根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级；根据所述目标检测路面的路面病害评级结果，执行与所述路面病害评级结果匹配的管理操作。第二方面，本发明实施例还提供了一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置，该装置包括：点云数据获取模块，用于通过LiDAR技术获取与目标检测路面匹配的路面点云数据；路面病害获取模块，用于根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；路面病害可视化模块，用于获取与所述目标检测路面匹配的目标BIM，并根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示；路面病害评级模块，用于根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级；管理操作执行模块，用于根据所述目标检测路面的路面病害评级结果，执行与所述路面病害评级结果匹配的管理操作。第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所述的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法。第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所述的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法。本发明通过LiDAR技术获取目标检测路面的路面点云数据，从而获取目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；并获取与目标检测路面匹配的目标BIM，根据各路面病害的描述信息，将各路面病害贴图于目标BIM中进行可视化显示；根据目标BIM中包括的各路面病害，对目标检测路面进行路面病害评级；并根据目标检测路面的路面病害评级结果，执行与路面病害评级结果匹配的管理操作，解决现有路面监测技术影响公路正常行驶、成本高、耗费大量的人力物力、抽样调查难以全面反映路面健康状况、对病害的管理水平低下、无法达到病害实时更新、精准定位病害及无法可视化等问题，提供一种高效率、高精度、低成本的道路病害自动识别及管理方法，以提高道路的管理水平。附图说明图1为本发明实施例一提供了一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法的流程图；图2为本发明实施例二提供了一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置的结构示意图；图3是本发明实施例三中提供了一种电子设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本发明实施例一提供的一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法的流程图，本实施例可适用于对路面破损状况的监测情况，该方法可以由基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式来实现。该装置可配置于终端设备/服务器中，该方法具体包括：S110、通过LiDAR技术获取与目标检测路面匹配的路面点云数据。其中，目标检测路面可以是计划对其进行路面状况检测的路面。路面点云数据可以是描述目标检测路面的路面状况的数据，路面点云数据可以是一组包含三维坐标的向量的集合。可选的，可以通过车载LiDAR技术获取目标检测路面周围的点云数据并生成精确的数字化三维模型，从而获取目标检测路面周围的三维实景。利用LiDAR技术的高效性及高精度快速获得路面密集的三维点云数据，能够准确识别裂缝和坑槽并有效测量宽度与尺寸。S120、根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息。其中，路面病害可以是道路表面出现的各种损坏、变形及其它缺陷。路面病害的描述信息可以是描述路面病害属性的信息，路面病害的描述信息可以包括：路面病害的病害类型、位置信息和尺寸信息。病害类型可以包括裂缝、凸起和凹陷等，位置信息可以通过三维坐标描述，尺寸信息可以包括长、宽、高、厚和体积等信息。在本发明实施例中，根据获取的路面点云数据，可以识别筛选出至少一项路面病害及各路面病害对应的描述信息。可选的，根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息，包括：将所述路面点云数据输入至预先训练的路面病害识别模型中，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息。其中，路面病害识别模型可以是预先通过大量已有的各种路面病害点云数据经过至少一轮的训练验证出的模型，可以从路面点云数据中筛选出路面病害点云数据，并识别病害信息。具体的，可以将获取的路面点云数据输入至路面病害识别模型中，通过预先训练的路面病害识别模型从路面点云数据中筛选出路面病害点云数据，从而根据路面病害点云数据识别至少一项路面病害及各路面病害的描述信息。在本发明的一个可选实施例中，在将所述路面点云数据输入至预先训练的路面病害识别模型中之前，还可以包括：对所述路面点云数据进行点云去噪，和/或点云配准处理。其中，点云去噪可以是从路面点云数据中去除不属于目标检测路面的数据，例如，目标检测路面周围环境中的树木、建筑物、人员和车辆，点云去噪可以通过基于格网化高程差的目标特征去噪。点云配准可以是在目标检测路面的不同位置下对其进行多次扫描，并对每个测点下获取的点云数据进行坐标系统一，得到目标检测路面的完整点云数据信息的过程。具体的，可以将通过LiDAR技术获取的路面点云数据输入至预先训练的路面病害识别模型中之前，可以对其仅进行点云去噪处理，可以对其仅进行点云配准处理，还可以既进行点云去噪，又进行点云配准处理。需要说明，由于实际现场中工作环境复杂，树木、建筑物遮挡、人员、车辆流动以及扫描目标本身反射特性的不均匀等影响，将会导致车载LiDAR技术获取的目标检测路面点云数据的不稳定以及包含较多的噪声。另外，在采集目标检测路面数据信息过程中，由于所需扫描的路面长度太长、存在转角、扫描角度等因素，单次的扫描得不到完整的数据信息，因此，需要在道路的不同位置下对其进行多次的扫描，以获得完整的路面数据信息；而由于在每个测点所获得的点云数据都是基于扫描仪自身的坐标系，且这些坐标系之间相互独立，因此，需要对每个测站下获取的点云数据进行坐标系统一，进行点云配准。S130、获取与所述目标检测路面匹配的目标BIM，并根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示。其中，目标BIM可以是将现实路面点云数据的坐标转换为BIM模型的坐标得到的BIM模型。可选的，可以将现实路面点云数据的坐标系转化为BIM模型的坐标系，从而得到目标BIM，可以根据获取的路面病害的描述信息，生成各路面病害贴图并在目标BIM中对应的位置进行可视化显示。在本发明的一个可选实施例中，根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示，可以包括：根据各所述路面病害的病害类型以及尺寸信息，建立与各所述路面病害分别对应的病害贴图；根据各所述路面病害的位置信息，将各所述病害贴图添加于所述目标BIM中进行可视化显示。其中，病害贴图可以是根据获取的路面病害的描述信息建立的路面病害以图片展示的实际样子。在本发明实施例中，可以根据各路面病害的病害类型以及获取的路面病害的描述信息中的尺寸信息，建立与各路面病害对应的病害贴图，从而可以根据获取的路面病害的描述信息中的位置信息，将各路面病害贴图添加至目标BIM中的对应位置，进而实现路面病害的可视化显示。这样设置的好处在于，通过路面点云数据与BIM模型数据融合，能够让道路养护人员能够快速以及准确地找出病害的位置。S140、根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级。可选的，可以根据目标BIM中可视化的各路面病害，对目标检测路面的路面破损状况进行级别评判。在本发明的一个可选实施例中，根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级，可以包括：根据所述目标BIM中，各病害贴图的面积以及所属的病害类型，计算与每个病害类型分别对应的病害面积；根据与每个病害类型分别对应的病害面积，以及预设的各病害类型的参考权重，计算目标检测路面的路面异常率；根据所述路面异常率，计算目标检测路面的路面异常状况指数；根据所述路面异常状况指数，对所述目标检测路面进行路面病害评级。其中，各病害类型的参考权重可以是不同病害类型在所有路面病害中的占比重要程度。路面异常率可以是指路面破损率。路面异常状况指数可以是路面破损程度的指数，可以用于评判目标检测路面的破损程度。可选的，可以根据路面病害的描述信息中包含的尺寸信息得到各病害贴图的面积，结合各病害所属的病害类型，计算得到每个病害类型包含的所有病害的总病害面积；根据每个病害类型对应的总病害面积以及预先设定的各病害类型的参考权重(即重要程度)，加权求和可以得到目标检测路面的路面异常率；进而可以根据PCI＝100-15DR0.412计算得到目标检测路面的路面异常状况指数，其中，PCI表示路面异常状况指数，DR表示路面异常率；从而根据路面异常状况指数，评判路面病害级别。可选的，根据所述路面异常状况指数，对所述目标检测路面进行路面病害评级，可以包括：根据所述路面异常状况指数，以及与每个路面病害等级匹配的路面异常状况指数门限区间，确定与所述路面异常状况指数匹配的路面病害等级。其中，路面异常状况指数门限区间可以是路面异常状况指数的不同级别范围，例如，60-70、70-80和80-90。路面病害等级可以是路面病害程度的不同级别，例如，可以包括优、良、中、次和差。具体的，预先对路面异常状况指数设定门限区间，可以通过判断每个路面病害等级处于路面异常状况指数的哪个门限区间，确定目标检测路面的路面病害等级。示例性的，如表1所示：表1评价等级优良中次差PCI≥9080≤PCI<9070≤PCI<8060≤PCI<70<60S150、根据所述目标检测路面的路面病害评级结果，执行与所述路面病害评级结果匹配的管理操作。可选的，根据对目标检测路面的路面病害评级结果，可以通过大数据分析技术自动提出维护措施，执行匹配的管理操作，实现对路面的科学养护。本实施例的技术方案，通过LiDAR技术获取目标检测路面的路面点云数据，从而获取目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；并获取与目标检测路面匹配的目标BIM，根据各路面病害的描述信息，将各路面病害贴图于目标BIM中进行可视化显示；根据目标BIM中包括的各路面病害，对目标检测路面进行路面病害评级；并根据目标检测路面的路面病害评级结果，执行与路面病害评级结果匹配的管理操作，解决现有路面监测技术影响公路正常行驶、成本高、耗费大量的人力物力、抽样调查难以全面反映路面健康状况、对病害的管理水平低下、无法达到病害实时更新、精准定位病害及无法可视化等问题，提供一种高效率、高精度、低成本的道路病害自动识别及管理方法，以提高道路的管理水平。实施例二图2为本发明实施例二提供了一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置的结构示意图。该装置可执行本发明任意实施例所提供的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法，参照图2，该装置包括：点云数据获取模块210、路面病害获取模块220、路面病害可视化模块230、路面病害评级模块240和管理操作执行模块250。点云数据获取模块210，用于通过LiDAR技术获取与目标检测路面匹配的路面点云数据；路面病害获取模块220，用于根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；路面病害可视化模块230，用于获取与所述目标检测路面匹配的目标BIM，并根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示；路面病害评级模块240，用于根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级；管理操作执行模块250，用于根据所述目标检测路面的路面病害评级结果，执行与所述路面病害评级结果匹配的管理操作。本实施例的技术方案，通过LiDAR技术获取目标检测路面的路面点云数据，从而获取目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；并获取与目标检测路面匹配的目标BIM，根据各路面病害的描述信息，将各路面病害贴图于目标BIM中进行可视化显示；根据目标BIM中包括的各路面病害，对目标检测路面进行路面病害评级；并根据目标检测路面的路面病害评级结果，执行与路面病害评级结果匹配的管理操作，解决现有路面监测技术影响公路正常行驶、成本高、耗费大量的人力物力、抽样调查难以全面反映路面健康状况、对病害的管理水平低下、无法达到病害实时更新、精准定位病害及无法可视化等问题，提供一种高效率、高精度、低成本的道路病害自动识别及管理方法，以提高道路的管理水平。上述装置中，可选的是，路面病害获取模块220，可以包括：路面病害描述信息获取子单元，可以具体用于将所述路面点云数据输入至预先训练的路面病害识别模型中，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；其中，所述路面病害的描述信息包括：路面病害的病害类型、位置信息和尺寸信息。上述装置中，可选的是，还包括，点云数据处理模块，可以具体用于在将所述路面点云数据输入至预先训练的路面病害识别模型中之前，对所述路面点云数据进行点云去噪，和/或点云配准处理。上述装置中，可选的是，路面病害可视化模块230，可以具体用于：根据各所述路面病害的病害类型以及尺寸信息，建立与各所述路面病害分别对应的病害贴图；根据各所述路面病害的位置信息，将各所述病害贴图添加于所述目标BIM中进行可视化显示。上述装置中，可选的是，路面病害评级模块240，可以包括：病害面积计算单元，具体用于根据所述目标BIM中，各病害贴图的面积以及所属的病害类型，计算与每个病害类型分别对应的病害面积；路面异常率计算单元，具体用于根据与每个病害类型分别对应的病害面积，以及预设的各病害类型的参考权重，计算目标检测路面的路面异常率；路面异常状况指数计算单元，具体用于根据所述路面异常率，计算目标检测路面的路面异常状况指数；路面病害评级子单元，具体用于根据所述路面异常状况指数，对所述目标检测路面进行路面病害评级。上述装置中，可选的是，路面病害评级子单元，还具体用于：根据所述路面异常状况指数，以及与每个路面病害等级匹配的路面异常状况指数门限区间，确定与所述路面异常状况指数匹配的路面病害等级；其中，所述路面病害等级包括优、良、中、次和差。本发明实施例所提供的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置可执行本发明任意实施例所提供的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。实施例三图3为本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图，如图3所示，该电子设备包括处理器310、存储装置320、输入装置330和输出装置340；设备中处理器310的数量可以是一个或多个，图3中以一个处理器310为例；设备中的处理器310、存储装置320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储装置320作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法对应的程序指令/模块(例如，基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置中的点云数据获取模块210、路面病害获取模块220、路面病害可视化模块230、路面病害评级模块240和管理操作执行模块250)。处理器310通过运行存储在存储装置320中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法，该方法可以包括：通过LiDAR技术获取与目标检测路面匹配的路面点云数据；根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；获取与所述目标检测路面匹配的目标BIM，并根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示；根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级；根据所述目标检测路面的路面病害评级结果，执行与所述路面病害评级结果匹配的管理操作。存储装置320可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置320可进一步包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。输入装置330可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。实施例四本发明实施例四还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法，该方法可以包括：通过LiDAR技术获取与目标检测路面匹配的路面点云数据；根据所述路面点云数据，获取所述目标检测路面中包括的至少一项路面病害以及各路面病害的描述信息；获取与所述目标检测路面匹配的目标BIM，并根据各所述路面病害的描述信息，将各所述路面病害贴图于所述目标BIM中进行可视化显示；根据所述目标BIM中包括的各所述路面病害，对所述目标检测路面进行路面病害评级；根据所述目标检测路面的路面病害评级结果，执行与所述路面病害评级结果匹配的管理操作。当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法中的相关操作。通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。值得注意的是，上述基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。当前第1页12