本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領域，特別涉及基于圖像數(shù)據(jù)處理的路基沉降檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、路基沉降是指在道路或鐵路建設中，由于路基土層的固結沉實或壓實導致的地表下陷現(xiàn)象。它通常會在路基施工后的一段時間內發(fā)生，也可能會在長期的使用過程中逐漸加劇。路基沉降根據(jù)沉降形式不同，又可以表現(xiàn)為均勻沉降和不均勻沉降，其中不均勻沉降導致的破壞表現(xiàn)更為突出，一旦發(fā)生，尤其是在公路通車后，會導致路面結構發(fā)生不同程度的破壞，直接影響到整條公路的使用壽命。

2、現(xiàn)有技術中，水準測量法是一種常用的路基沉降觀測方法，其原理是利用精密水準儀對路基在不同時間內的沉降量進行測量。在路基填筑前，需要在路基兩側的水準點上設置觀測樁，并記錄初始高程。隨著路基填筑的進行，定期對觀測樁進行測量，以獲取路基的沉降數(shù)據(jù)。水準測量法的優(yōu)點是精度高、穩(wěn)定性好，適用于各種地形和施工條件。但是，觀測需要大量時間和人力投入，成本較高。分層沉降儀測量法是一種專門用于觀測路基分層沉降的方法。在路基填筑前，需要在不同深度的路基土層中設置觀測點，并記錄初始高程。隨著路基填筑的進行，定期利用分層沉降儀對觀測點進行測量，以獲取各個土層的沉降數(shù)據(jù)。分層沉降儀測量法的優(yōu)點是能夠精確觀測路基的分層沉降，適用于大型工程和復雜地形。但是，由于設備成本較高，成本相對較高。

3、因此，需要提供基于圖像數(shù)據(jù)處理的路基沉降檢測方法及系統(tǒng)，用于提高路基沉降檢測的效率，降低路基沉降檢測的成本。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供基于圖像數(shù)據(jù)處理的路基沉降檢測方法，包括：獲取待檢測路基的沉降相關信息，其中，所述沉降相關信息至少包括地質信息、路基填料信息及運營荷載信息；獲取當前檢測周期的氣象信息；根據(jù)所述待檢測路基的沉降相關信息和當前檢測周期的氣象信息，確定待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值；根據(jù)待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值，確定當前檢測周期的激光檢測方案；根據(jù)當前檢測周期的激光檢測方案，采集待檢測路基的激光檢測信息；根據(jù)激光檢測信息，判斷是否進行圖像采集；若判定進行圖像采集，采集待檢測路基的實時圖像，基于待檢測路基的實時圖像，生成待檢測路基的沉降檢測結果。

2、進一步地，獲取當前檢測周期的氣象信息，包括：獲取多個樣本路基的地質信息、路基填料信息、運營荷載信息、氣象信息及沉降信息；根據(jù)多個樣本路基的地質信息、路基填料信息及沉降信息和待檢測路基的地質信息及路基填料信息，確定待檢測路基對應的關鍵氣象因子；根據(jù)待檢測路基對應的關鍵氣象因子，獲取當前檢測周期的氣象信息。

3、進一步地，根據(jù)多個樣本路基的地質信息、路基填料信息及沉降信息和待檢測路基的地質信息及路基填料信息，確定待檢測路基對應的關鍵氣象因子，包括：根據(jù)任意兩個樣本路基的地質信息、路基填料信息，計算任意兩個樣本路基的特征相似度；根據(jù)任意兩個樣本路基的特征相似度，將所述多個樣本路基分為多個路基單元；對于每個路基單元，根據(jù)路基單元包括的多個樣本路基的氣象信息及沉降信息，計算每個氣象因子對應路基單元的沉降影響系數(shù)，根據(jù)每個氣象因子對應路基單元的沉降影響系數(shù)，確定路基單元對應的關鍵氣象因子；基于待檢測路基的地質信息及路基填料信息，從所述多個路基單元中確定目標路基單元；基于目標路基單元對應的關鍵氣象因子，確定待檢測路基對應的關鍵氣象因子。

4、進一步地，根據(jù)所述待檢測路基的沉降相關信息和當前檢測周期的氣象信息，確定待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值，包括：對于每個路基單元，基于路基單元包括的多個樣本路基的地質信息、路基填料信息、運營荷載信息、氣象信息及沉降信息，生成訓練樣本，建立路基單元對應的風險預測模型；通過目標路基單元對應的風險預測模型根據(jù)待檢測路基的沉降相關信息和當前檢測周期的氣象信息，確定待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值。

5、進一步地，根據(jù)待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值，確定當前檢測周期的激光檢測方案，包括：根據(jù)待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值，確定激光檢測頻率及單次激光檢測點位密度，其中，所述當前檢測周期的激光檢測方案至少包括激光檢測頻率及單次激光檢測點位密度。

6、進一步地，根據(jù)當前檢測周期的激光檢測方案，采集待檢測路基的激光檢測信息，包括：s11、根據(jù)單次激光檢測點位密度，采集待檢測路基的多個激光檢測點位的測距值；s12、根據(jù)待檢測路基的多個激光檢測點位的測距值，計算高度差異值；s13、根據(jù)高度差異值，確定補充的激光檢測點位的密度；s14、根據(jù)補充的激光檢測點位的密度，補充采集待檢測路基的多個激光檢測點位的測距值；s15、根據(jù)補充采集的待檢測路基的多個激光檢測點位的測距值，更新高度差異值；s16、根據(jù)當前迭代對應的更新前的高度差異值和更新后的高度差異值，判斷是否需要再次補充檢測，若是，執(zhí)行s13，若否，完成采集。

7、進一步地，根據(jù)激光檢測信息，判斷是否進行圖像采集，包括：根據(jù)每個激光檢測點位的平面位置，對待檢測路基的多個激光檢測點位進行分組，確定點位組；對于每個點位組，根據(jù)點位組包括的每個激光檢測點位的平面位置，確定點位組對應的路基區(qū)域；對于每個路基區(qū)域，根據(jù)點位組包括的每個激光檢測點位的測距值，確定路基區(qū)域的沉降信息；根據(jù)每個路基區(qū)域的沉降信息和面積，判斷是否進行圖像采集。

8、進一步地，所述待檢測路基的實時圖像為深度圖；基于待檢測路基的實時圖像和激光檢測信息，生成待檢測路基的沉降檢測結果，包括：獲取待檢測路基的未沉降圖像；基于激光檢測信息，根據(jù)待檢測路基的實時圖像和未沉降圖像，生成待檢測路基的沉降差分圖像；根據(jù)待檢測路基的沉降差分圖像，生成待檢測路基的沉降檢測結果。

9、進一步地，根據(jù)待檢測路基的實時圖像和未沉降圖像，生成待檢測路基的沉降差分圖像，包括：根據(jù)每個路基區(qū)域的沉降信息，從待檢測路基的未沉降圖像中提取第一感興趣區(qū)域圖像；根據(jù)每個路基區(qū)域的沉降信息，從待檢測路基的實時圖像中提取第二感興趣區(qū)域圖像；對于第一感興趣區(qū)域圖像中的每個像素，計算像素的灰度值與第二感興趣區(qū)域圖像對應位置的像素的灰度值的差值；根據(jù)第一感興趣區(qū)域圖像中的每個像素對應的灰度值的差值，生成待檢測路基的沉降差分圖像。

10、本發(fā)明提供基于圖像數(shù)據(jù)處理的路基沉降檢測系統(tǒng)，包括：信息獲取模塊，用于獲取待檢測路基的沉降相關信息，其中，所述沉降相關信息至少包括地質信息、路基填料信息及運營荷載信息；所述信息獲取模塊還用于獲取當前檢測周期的氣象信息；風險預測模塊，用于根據(jù)所述待檢測路基的沉降相關信息和當前檢測周期的氣象信息，確定待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值；激光檢測模塊，用于根據(jù)待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險值，確定當前檢測周期的激光檢測方案，根據(jù)當前檢測周期的激光檢測方案，采集待檢測路基的激光檢測信息；圖像采集模塊，用于根據(jù)激光檢測信息，判斷是否進行圖像采集，若判定進行圖像采集，采集待檢測路基的實時圖像；沉降分析模塊，用于基于待檢測路基的實時圖像和激光檢測信息，生成待檢測路基的沉降檢測結果。

11、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的基于圖像數(shù)據(jù)處理的路基沉降檢測方法及系統(tǒng)，至少具備以下有益效果：

12、1、結合了地質信息、路基填料信息、運營荷載信息以及氣象信息，能夠更全面地評估路基的沉降風險。通過激光檢測方案和實時圖像采集，可以捕捉到路基微小的形變和沉降，從而提高檢測的精準度。根據(jù)沉降風險值動態(tài)調整激光檢測方案，避免不必要的全面檢測，從而節(jié)省時間和資源。圖像采集和處理的自動化流程減少了人工干預，提高了整體檢測效率。通過精準的風險評估和動態(tài)調整檢測方案，避免了頻繁的全面檢測，從而降低了檢測成本。自動化和智能化的檢測流程減少了人工成本，提高了整體經(jīng)濟效益。能夠根據(jù)不同路基的特性和環(huán)境條件進行定制化檢測方案，具有很強的適應性。無論是地質條件復雜的山區(qū)還是平原地區(qū)，都能提供有效的沉降檢測手段。通過圖像處理和數(shù)據(jù)分析，可以將沉降檢測結果以直觀的方式呈現(xiàn)出來，便于決策者理解?；跀?shù)據(jù)的分析結果，可以為后續(xù)的維護計劃和工程改進提供科學依據(jù)。

13、2、通過分析多個樣本路基的地質、填料、荷載及沉降信息，并與待檢測路基進行對比，能夠確定對待檢測路基沉降影響最大的關鍵氣象因子。這避免了盲目收集所有氣象信息，提高了信息收集的針對性和效率。關鍵氣象因子的確定基于樣本路基的實際沉降數(shù)據(jù)和氣象信息，因此能夠更準確地反映氣象條件對路基沉降的影響。這有助于更準確地預測待檢測路基在當前檢測周期的沉降風險。通過將樣本路基分組為路基單元，并針對每個單元計算氣象因子的沉降影響系數(shù)，可以識別出哪些氣象因子對路基沉降有重要影響。這有助于在檢測過程中優(yōu)先關注這些關鍵氣象因子，從而優(yōu)化檢測資源的分配。確定了關鍵氣象因子后，可以更有針對性地收集當前檢測周期的相關氣象信息，減少了不必要的信息收集工作。同時，基于關鍵氣象因子的沉降預測可以更快地生成檢測結果，提高了檢測效率。能夠根據(jù)不同路基的地質和填料特性，以及實際沉降數(shù)據(jù)，動態(tài)確定關鍵氣象因子。這增強了適應性，使其能夠適用于不同地理環(huán)境和氣候條件下的路基沉降檢測。能夠基于實際數(shù)據(jù)做出決策，如確定關鍵氣象因子、優(yōu)化檢測方案等。這有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅動的決策制定，提高決策的科學性和準確性。

14、3、根據(jù)沉降風險值動態(tài)調整激光檢測頻率和單次激光檢測點位密度，避免了不必要的頻繁檢測或檢測點位過密導致的資源浪費。在沉降風險較高的區(qū)域增加檢測頻率和點位密度，確保能夠捕捉到微小的沉降變化。通過迭代補充檢測點位和更新高度差異值，能夠更準確地反映路基的沉降情況，減少因檢測點位不足或分布不均導致的誤差。通過多次迭代補充檢測點位，確保采集到足夠數(shù)量和密度的激光檢測數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供完整的數(shù)據(jù)支持。每次迭代都基于前一次的高度差異值進行補充檢測，逐步逼近真實的沉降情況，提高了數(shù)據(jù)的準確性。

15、4、深度圖能夠反映物體表面的深度信息，即各點到觀察點的距離。在路基沉降檢測中，深度圖能夠直觀地展示路基表面的沉降情況，使得檢測結果更加直觀易懂。通過對比未沉降圖像和實時圖像，生成沉降差分圖像，能夠清晰地展示路基的沉降區(qū)域和沉降程度。這種圖像化的表示方式有助于工程師更快速地識別和理解沉降情況。通過計算第一感興趣區(qū)域圖像和第二感興趣區(qū)域圖像中對應像素的灰度值差值，能夠量化沉降的程度。這種方法比傳統(tǒng)的目視檢查更加準確和可靠。通過圖像處理和數(shù)據(jù)分析技術，實現(xiàn)了自動化和智能化的檢測流程。從深度圖的獲取到沉降差分圖像的生成，再到沉降檢測結果的輸出，整個過程可以高效地完成，減少了人工干預和誤差。相比傳統(tǒng)的沉降檢測方法，該方法能夠更快地生成檢測結果，減少了檢測時間和成本。同時，由于檢測過程更加自動化和智能化，也降低了對檢測人員技能和經(jīng)驗的要求。