基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化系统及方法，该方法将采集的病害图像进行处理后，通过BIM实现病害模型的建立，以实现对病害发展情况以及空间分布状况全面检测，同时，该系统利用BIM技术拓展新方法，实现对小尺度病害信息进行可视化管理，使得道路管理人员、养护人员、巡查人员清晰化工作任务，增强道路在信息化运维阶段的交互性和可达性。可达性。可达性。

【技术实现步骤摘要】
基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化系统及方法


[0001]本专利技术属于建筑信息
，具体涉及一种基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化系统及方法。

技术介绍

[0002]随着交通量的飞速增长，在复杂的气候综合作用下，道路表面出现了大规模病害(裂缝，车辙，坑槽)，严重影响道路安全性和行驶的舒适性。养护管理得当可以有效提高道路使用寿命和提高交通服务水平，而全面准确的病害信息是判断养护时机和养护管理决策的重要依据，传统的对道路病害信息的存储还处于二维阶段，因此，病害三维可视化是提供全面病害信息的有效手段。
[0003]建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)作为集成建筑信息的管理平台，具有可视化、数字化、协调性等优势，BIM技术的发展使得采集到的病害信息三维可视化成为可能，运用该BIM平台清晰化了道路检测与养护的工作内容。
[0004]目前，道路病害信息采集正逐步摆脱传统复杂且庞大的道路检测车设备，向便携、轻量化方向发展，其中相机摄影采集方式成为当下研究热点，许多学者开发了多种轻量化病害图像采集设备，如申请公布号为CN112176835A的中国专利技术专利“一种可调式桥梁、隧道及道路路面病害采集装置”、申请公布号为CN112145934A的中国专利技术专利“一种便携式道路病害采集设备”。其都是通过安装车载摄影设备采集路面高清视频来完成，在采集设备结构方面，前者通过调节机构实现不同位置病害采集，后者则是摆脱螺钉连接，实现设备便携快拆卸。但目前病害图像采集还局限于二维平面图像，最终以巡检报告的形式输出，不能采集全面三维的病害信息，做不到病害信息可视化。
[0005]为了实现检测数据可视化的需求，授权公告号为CN211552831U的技术专利“基于BIM的道路桥梁的施工检测装置”，其采用无人机设备拍摄照片传输至BIM模块，进行三维建模，来完成施工检测，该方案可以实现大尺度施工检测项目的可视化，但对于较小尺度的路面病害信息很难捕捉，且没有小尺度病害建模的方法，无法运用到路面病害信息采集的实际养护工作中来。
[0006]综上，目前路面病害信息采集还处于二维图像阶段，存在片面化、不可视等弊端，对于BIM技术的应用仅限于大尺度施工检测项目，对小尺度病害建模方法的研究还处于空白阶段，尚未发挥其在工程项目运维阶段可将病害信息可视化的独特优势。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化系统及方法，以解决现有技术中路面病害信息处于二维图像阶段，存在片面化和不可视等弊端的问题。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0009]基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010]步骤1，采集病害图像；
[0011]步骤2，对病害图像进行像素级处理，生成正射影像；所述正射影像包括深度图像和彩色图像，所述彩色图像生成二值图像；
[0012]步骤3，建立第一病害模型或第二病害模型，实现三维路面病害信息采集与可视化；
[0013]所述第一病害模型的建立过程为，在BIM中建立矩阵点阵，依据矩阵点阵中的点阵节点创建地形表面；读取深度图像中像素点的深度值，将矩阵点阵中的纵坐标定义为深度值，并将所述深度值嵌套在点阵坐标的二维列表中，将二维列表扁平化处理生成一维列表；将一维列表和地形表面重排组合，对所有的点阵用曲面拟合，完成第一病害模型的建立；
[0014]所述第二病害模型的建立过程为，通过Matlab提取出二值图像中病害轮廓的点阵集，建立坐标系，基于坐标系对点阵集重排生成轮廓坐标；将轮廓坐标至于BIM中的坐标系中，在BIM的坐标系中绘制轮廓线，定义病害深度，对轮廓线进行深度方向的拉伸，完成第二病害模型的建立。
[0015]优选的，步骤2中，所述像素级处理的过程为：通过病害图像获取空间点和相机点的位置关系，通过位置关系重构出点云三维模型，通过点云三维模型生成正射影像。
[0016]优选的，步骤3中，所述第一病害模型中，在Dynamo中建立矩阵点阵，所述点阵的尺寸位置和精细度自定义。
[0017]优选的，步骤3中，所述第一病害模型的建立过程中，通过Image.Pixels节点命令识别灰度图像中每个点位的信息值，通过Color.Brightness节点命令识别深度图像中每个点位的深度值。
[0018]优选的，步骤3中，所述第一病害模型的建立过程中，通过Flatten节点使二维列表扁平化降为一维列表；通过Topography.ByPoint节点命令对所有的点阵用曲面拟合。
[0019]优选的，步骤3中，第二病害模型的建立过程中，通过Matlab提取二值图像中病害轮廓点阵集的过程为：通过edge()函数检测病害图像中病害轮廓，通过创建一个相同大小和形状的图像，将检测到病害轮廓的边缘赋值为1，非边缘部分赋值为0，获得病害轮廓的点阵集。
[0020]优选的，步骤3中，第二病害模型的建立过程中，BIM中的坐标系中坐标原点为Selection.PickPoint()函数选择的项目基准点。
[0021]优选的，步骤3中，在BIM的坐标系中绘制轮廓线的绘制过程为，通过定义GetcolsFromTable函数命令读取存储器中轮廓坐标数据，通过CreateBound命令依次连接轮廓坐标数据对应的轮廓点，绘制出轮廓线。
[0022]优选的，步骤3中，第二病害模型的建立过程中，通过定义NewExtrusion函数命令，依据病害轮廓线，设置拉伸放样路径和深度，对轮廓线进行深度方向的拉伸。
[0023]一种基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化系统，包括：
[0024]SFM病害图像采集模块，用于采集病害图像；
[0025]像素级图像处理模块，用于对病害图像进行像素级处理，生成正射影像；
[0026]BIM病害可视化模块，用于建立第一病害模型或第二病害模型，实现三维路面病害信息采集与可视化；
[0027]所述第一病害模型的建立过程为，在BIM中建立矩阵点阵，依据矩阵点阵中的点阵
节点创建地形表面；读取深度图像中像素点的深度值，将矩阵点阵中的纵坐标定义为深度值，并将所述深度值嵌套在点阵坐标的二维列表中，将二维列表扁平化处理生成一维列表；将一维列表和地形表面重排组合，对所有的点阵用曲面拟合，完成第一病害模型的建立；
[0028]所述第二病害模型的建立过程为，通过Matlab提取出二值图像中病害轮廓的点阵集，建立坐标系，基于坐标系对点阵集重排生成轮廓坐标；将轮廓坐标至于BIM中的坐标系中，在BIM的坐标系中绘制轮廓线，定义病害深度，对轮廓线进行深度方向的拉伸，完成第二病害模型的建立。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术公开了一种基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，该方法将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集病害图像；步骤2，对病害图像进行像素级处理，生成正射影像；所述正射影像包括深度图像和彩色图像，所述彩色图像生成二值图像；步骤3，建立第一病害模型或第二病害模型，实现三维路面病害信息采集与可视化；所述第一病害模型的建立过程为，在BIM中建立矩阵点阵，依据矩阵点阵中的点阵节点创建地形表面；读取深度图像中像素点的深度值，将矩阵点阵中的纵坐标定义为深度值，并将所述深度值嵌套在点阵坐标的二维列表中，将二维列表扁平化处理生成一维列表；将一维列表和地形表面重排组合，对所有的点阵用曲面拟合，完成第一病害模型的建立；所述第二病害模型的建立过程为，通过Matlab提取出二值图像中病害轮廓的点阵集，建立坐标系，基于坐标系对点阵集重排生成轮廓坐标；将轮廓坐标至于BIM中的坐标系中，在BIM的坐标系中绘制轮廓线，定义病害深度，对轮廓线进行深度方向的拉伸，完成第二病害模型的建立。2.根据权利要求1所述的基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在于，步骤2中，所述像素级处理的过程为：通过病害图像获取空间点和相机点的位置关系，通过位置关系重构出点云三维模型，通过点云三维模型生成正射影像。3.根据权利要求1所述的基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在于，步骤3中，所述第一病害模型中，在Dynamo中建立矩阵点阵，所述点阵的尺寸位置和精细度自定义。4.根据权利要求1所述的基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在于，步骤3中，所述第一病害模型的建立过程中，通过Image.Pixels节点命令识别灰度图像中每个点位的信息值，通过Color.Brightness节点命令识别深度图像中每个点位的深度值。5.根据权利要求1所述的基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在于，步骤3中，所述第一病害模型的建立过程中，通过Flatten节点使二维列表扁平化降为一维列表；通过Topography.ByPoint节点命令对所有的点阵用曲面拟合。6.根据权利要求1所述的基于BIM的三维路面病害信息采集与可视化方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭，李毅，管进超，刘文博，丁玲，汪海年，屈鑫，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：