本网讯（通讯员 朱映）近期，由武汉工程大学洪汉玉教授牵头，联合交通运输部公路科学研究所、武汉光谷卓越科技股份有限公司、立得空间信息技术股份有限公司、北京市路兴公路新技术有限公司共同完成的成果“道路表面全天时三维实时测量技术及产业化应用”获2022年中国仪器仪表学会科技进步二等奖，主要完成人：洪汉玉，荆根强，曹民，邵慧超，李孝兵，林红，张耀宗，吴锦梦，卓旭升，马雷，卢毅，雷谦，王磊，朱映，章秀华。
中国仪器仪表学会(China Instrument and Control Society)是中华人民共和国民政部授予的中国社会组织评估等级5A级科技社团，国家一级学会，具有国家奖推荐资格。今年中国仪器仪表学会评奖竞争相当激烈，中国仪器仪表学会从200多项候选项目中，经过严格认真的形式审查、初评、会评，共评选出一等奖21项（不设置特等奖），其中科技进步奖12项，技术发明奖9项；二等奖38项，其中科技进步奖33项，技术发明奖5项；三等奖33项，其中科技进步奖29项，技术发明奖4项。
本次获奖成果属于交通测量领域，是目前无人驾驶、道路测量和机场异物检测的核心技术。该成果针对传统道路表面视频检测方法缺乏深度信息，对光照、天气、时相等条件敏感，存在道路表面病害“测不到、测不全、测不准、测不快”难题，提出了基于红外线激光扫描的道路表面全天时三维采集方法，突破了道路表面全天时三维实时测量的一系列关键技术瓶颈，研制了无人驾驶、道路测量和机场异物检测系列装备，成功应用于我国道路检测中。主要创新如下：
创新1：全天时道路表面三维数据采集方法
针对道路表面全天时测量需求，提出了全天时道路表面三维数据采集方法，发明了高动态精细三维数据采集技术。根据路面检测精度需要，研制了3种道路表面三维数据采集系统：①红外激光线扫描，②多激光线扫描，③光栅投影，解决了全天时道路表面三维特征“测不到、测不快、测不全、测不准”的问题。
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| 图1 基于红外激光线扫描的道路表面三维数据采集 |
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| 图2双通道多激光线扫描的道路三维数据采集 |
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| 图3 基于光栅投影的道路表面三维点云数据的精细采集 |
创新2：道路表面激光线扫描成像过零点特征提取和三维数据实时重建方法
针对道路表面激光线提取和三维重建的实时性需求，提出了一种道路表面激光线扫描成像过零点特征提取方法，解决了激光线“提不快、提不准”的问题。
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| 图4 道路表面激光线的过零点提取方法和三维点云实时重建 |
创新点3：道路表面缺陷形态三维点云拓扑分析和变形类病害检测方法
提出了道路表面缺陷形态三维点云数据拓扑分析方法和基于精细化三维建模的道路表面缺陷病害检测方法，实现了对坑槽、拥包、裂缝等典型表面病害的准确识别、分类和测量。
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| 图5 道路表面缺陷识别结果和测量数据 |
创新点4：道路特征数据远距离传输的三维道路表面病害实时可视化方法
为了满足路面缺陷和异物实时三维可视化需求，提出了路面激光线特征矢量数据无线远距离传输方法。将提取后的特征数据进行矢量化处理，通过传输路面激光线特征数据，解决数据量庞大不能实时问题，实现在远程终端对路面实况进行三维重建和测量数据输出，提高了路面检测的直观性和实时性。研制的软件在远程终端对路面缺陷、异物及病害等信息进行三维实时可视化。传输数据完整率100%，不存在丢帧情况。
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| 图6 远程服务器端路面数据三维重建及实时可视化 |
研制的道路表面智能检测系列装备通过了国家道路检测设备计量站测试，研发的软件通过了中国软件评测中心技术鉴定测评，主要技术指标为：可以实现道路表面激光线实时采集，可以在白天和晚上采集。线激光像素检出正确率和提取完整率均为98%，激光线提取耗时3.22ms/帧，道路缺陷检测精度0.5mm。对道路坑槽、沉陷、异物、拥包等病害类，自动识别准确率92.88%；对裂缝类病害，自动识别准确率95.20%，全类型路面病害识别速度为109.8km/h。在远程终端可实时进行三维可视化。
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| 图7 永利官网自主研制的道路缺陷/机场路面异物检测车 |
该成果获授权发明专利26项、实用新型10项、软著52项、国家和行业标准9项、专著3部、权威刊物发表论文58篇。项目成果通过了中国仪器仪表学会组织的科学技术成果鉴定，鉴定结论为：“成果整体处于国际先进水平，其中道路表面激光线扫描成像过零点特征提取方法和基于精细化三维建模的道路表面缺陷变形类病害检测方法属国际领先水平。研制的智能道路检测系统在国内外销售203台套，经济效益和社会效益显著。
（审稿：谢春晖）
