本技術(shù)涉及數(shù)據(jù)處理，具體而言，涉及一種公路工程檢測自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、公路驗(yàn)收是對公路工程項(xiàng)目建設(shè)的整個過程進(jìn)行全面審查的重要環(huán)節(jié)，以確保工程已按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和合同要求完成，并具備投入使用的條件。在公路驗(yàn)收時，需要準(zhǔn)確評估公路的建設(shè)質(zhì)量，為此需要采集公路的檢測數(shù)據(jù)。

2、目前的公路工程檢測系統(tǒng)，一般都是采用無人機(jī)巡視地面，獲取公路路面的圖片信息，根據(jù)圖片判斷路面是否存在破損，從而完成數(shù)據(jù)采集工作。

3、這種方式無法準(zhǔn)確的評價工程的實(shí)際施工質(zhì)量，尤其是在工期緊張時，往往會在路基沒有夯實(shí)的情況下，就緊急的鋪設(shè)路面，然后通過調(diào)整瀝青（路面）厚度的方式讓路面趨于平整，所以在檢測路面平整度來驗(yàn)收時，無法準(zhǔn)確的評價路基的施工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的內(nèi)容部分用于以簡要的形式介紹構(gòu)思，這些構(gòu)思將在后面的具體實(shí)施方式部分被詳細(xì)描述。本技術(shù)的內(nèi)容部分并不旨在標(biāo)識要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保護(hù)的技術(shù)方案的范圍。

2、作為本技術(shù)的第一個方面，為了解決公路質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)不高的技術(shù)問題，提供了一種公路工程檢測自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括：

3、可移動工作臺；

4、圖像信息收集裝置，用于收集路面信息；

5、雷達(dá)探測裝置，用于收集路面下方的雷達(dá)掃描信息；

6、信息融合裝置，收集路面信息和雷達(dá)掃描信息，并將路面信息與雷達(dá)信息融合得到融合信息；

7、相關(guān)性評價裝置，收集各融合信息，基于融合信息中路面信息與雷達(dá)信息的相關(guān)性，計(jì)算路面的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

8、本技術(shù)所提供的技術(shù)方案中，不僅僅是收集路面信息，用路面信息用來評價公路工程的施工質(zhì)量。而是會收集路面信息和雷達(dá)掃描信息，將路面信息和雷達(dá)掃描信息相互融合，如果路面信息與雷達(dá)掃描信息存在合理的相關(guān)性，例如，存在空鼓的地基上方路面平整，或者路基明顯向上凸起，但是路面反而沒有體現(xiàn)出對應(yīng)的密度變化，這明顯是地基未壓平后，使用瀝青直接鋪設(shè)路面造成的。為此，這種方式下，能夠準(zhǔn)確的評價路面的施工質(zhì)量。

9、在收集路面信息時，如果通過圖像處理技術(shù)來獲取路面的起伏情況，則需要消耗大量的算力，并且準(zhǔn)確性也不高。為此，本技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：

10、進(jìn)一步的，圖像信息收集裝置包括：

11、攝像頭，設(shè)置有固定的焦距以獲取固定范圍內(nèi)的圖像信息；

12、位移傳感器，設(shè)置有多個，用于計(jì)算攝像頭與地面的最近距離，以得到距離信息；

13、圖像信息生成單元，獲取圖像信息以及距離信息，將距離信息添加至圖像信息中以得到圖像信息中各位置與攝像頭的距離，以生成路面信息。

14、本技術(shù)所提供的技術(shù)方案中，利用攝像頭獲取固定焦距的圖像信息，并且還獲取了攝像頭與圖像間的距離，所以不僅僅能夠獲取路面信息，還能夠獲取路面的起伏情況，進(jìn)而獲取更多維度的路面信息。

15、進(jìn)一步的，位移傳感器為陣列式布置，位移傳感器覆蓋攝像頭在每次拍照時的寬度范圍。

16、本方案中，只需要可移動平臺不斷的移動，就能夠獲取路面的起伏信息。

17、進(jìn)一步的，雷達(dá)探測裝置包括：

18、雷達(dá)探測單元，用于向下發(fā)射探測信號，獲取雷達(dá)下方的探測斷層圖像；

19、斷層圖像預(yù)處理單元，對探測斷層圖像進(jìn)行去噪處理，并獲取截取地面至預(yù)設(shè)深度的斷層信息以得到斷層圖片；

20、斷層圖片融合單元，獲取各區(qū)域的斷層圖片，將所有斷層圖片融合為雷達(dá)掃描信息。

21、本技術(shù)所提供的技術(shù)方案中，在獲取了探測斷層圖像后，進(jìn)行了預(yù)處理，所以能夠更準(zhǔn)確的體現(xiàn)出雷達(dá)探測的結(jié)果，并且因?yàn)樵O(shè)置了預(yù)設(shè)深度，所以能夠?qū)⑺械牡鼗畔⒃谕粋€層次下進(jìn)行分析。

22、路面信息與三維圖片數(shù)組的獲取方式并不同步，為此本技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：

23、進(jìn)一步的，可移動工作臺還包括控制裝置，控制裝置執(zhí)行如下步驟：

24、步驟1：控制裝置獲取攝像頭獲取的圖像信息的固定范圍，以獲取離散位移；

25、步驟2：控制裝置控制攝像頭獲取一張清晰的圖像信息；

26、步驟3：控制裝置控制可移動平臺勻速移動離散位移；控制裝置在控制可移動平臺勻速移動時，控制位移傳感器獲取距離信息，控制雷達(dá)探測裝置獲取雷達(dá)掃描信息。

27、如此，本方案中可移動工作臺能夠穩(wěn)定的得到所需要的路面信息和雷達(dá)掃描信息。

28、目前的高精度雷達(dá)雖然具有較高的探測精度，但是相對而言其成像還是較為粗糙，整體的探測精度不高，容易存在遺漏特征信息的問題。為此，本技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：

29、進(jìn)一步的，信息融合裝置包括：

30、雷達(dá)信息提取單元，從雷達(dá)掃描信息中的每張斷層圖片中提取出多尺度信息；

31、路面信息回歸單元，將多尺度信息回歸至地基表征信息中，以生成路面隱含信息；

32、孿生網(wǎng)絡(luò)單元，獲取路面信息和路面隱含信息相關(guān)性以生成融合信息。

33、本技術(shù)所提供的技術(shù)方案中，從雷達(dá)掃描信息中提取出多尺度信息，能夠從雷達(dá)掃描信息提取出更多的有用信息，避免遺漏特征。并且，將路面信息回歸至與地基表征信息中，生成路面信息與地基信息之間的表征關(guān)系，然后再用孿生網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行對比，如此能夠準(zhǔn)確的對比雷達(dá)掃描信息與路面信息之間的相關(guān)性，準(zhǔn)確的判斷出地基施工與路面施工之間是否存在合理的技術(shù)關(guān)聯(lián)性。

34、一般而言，得到的雷達(dá)信息中，雖然具有足夠的精度，但是因?yàn)殡姶挪ㄔ诘孛娣瓷涞膹?fù)雜性，所以最終接收并經(jīng)過處理的雷達(dá)信息中存在大量的冗余信息，這些冗余信息相互影響，進(jìn)而使得斷層圖片中的特征間聯(lián)系降低，導(dǎo)致難以從中尋找到特征間的聯(lián)系。為此，本技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：

35、進(jìn)一步的，雷達(dá)信息提取單元包括：

36、輸入層，用于輸入斷層圖片x；

37、初步特征提取層，將斷層圖片x進(jìn)行初步特征提取，得到初步特征f`；

38、f`=conv3×3（x）；

39、多尺度特征提取層，將初步特征f`分為三組分別為f1`、f2`、f3`；

40、對f1`使用標(biāo)準(zhǔn)3×3卷積?conv3×3進(jìn)行特征提取得到第一特征圖f1；

41、f1=conv3×3（f1`）；

42、對f2`使用drb模塊進(jìn)行多尺度特征提取得到第二特征圖f2；

43、f2=drbk1（f2`）；

44、對f3`使用drb模塊進(jìn)行多尺度特征提取得到第三特征圖f3；

45、f3=drbk2（f3`）；drbk1和drbk2分別為drb模塊的大??；

46、特征融合層，將第一特征圖f1、第二特征圖f2、第三特征圖f3進(jìn)行特征拼接得到ffu，

47、ffu=concat（f1、f2、f3）；

48、下采樣處理層，對ffu進(jìn)行特征學(xué)習(xí)，以降低ffu的分辨率，得到特征信息；

49、融合增強(qiáng)層，對特征信息進(jìn)行融合和增強(qiáng)，以生成各特征圖中對應(yīng)區(qū)域的多尺度信息；

50、其中，多尺度信息為各區(qū)域的密度和材質(zhì)，材質(zhì)至少包括地基和路面敷料。

51、本方案中，對于輸入的斷層圖片，先進(jìn)行了卷積處理，大致降低了圖像的分辨率后，將初步特征圖劃分為了三組，其中一組再繼續(xù)用卷積進(jìn)行處理，另外兩組用drb模塊進(jìn)行處理，而drb模塊相比較于普通的卷積模塊具有更高大的感受野，所以能夠捕捉到更遠(yuǎn)距離的特征依賴關(guān)系，如此三組特征采用不同的感受野來進(jìn)行特征提取，并最終融合，進(jìn)而能夠讓獲取的特征圖件的特征具有更緊密的聯(lián)系，在融合增強(qiáng)層中更容易找到特征與材質(zhì)、密度間的聯(lián)系。

52、在進(jìn)行特征分組時，如果直接按照特征組的區(qū)域進(jìn)行分組，例如將初步特征圖劃分為3個不同的區(qū)域，則在特征融合時，使得不同區(qū)域所獲取的特征缺乏連續(xù)性。例如，將一張圖劃分為上部分、中部分以及下部分，對不同的部分分別用不同的卷積核進(jìn)行特征體系，實(shí)質(zhì)上都會導(dǎo)致其中任意一個區(qū)域只能夠表征出一種特征劃分方式，進(jìn)而導(dǎo)致最終提取出來的特征僅僅在局部有效，無法在全局有效，針對這一問題，本技術(shù)提供了如下方式：

53、進(jìn)一步的，

54、f1`（i，j）=∑m，nx（2i+m，2j+n）?（m，n）?（m，n）；

55、f2`（i，j）=αf2`（i，j）`+βf2`（i，j）``；

56、f2`（i，j）`=∑m，nx（2i+m，2j+n）?（m，n）ω（m，n）；

57、f2`（i，j）``=∑m，nx（2i+m，2j+n）ω（m，n）?（m，n）；

58、α+β=1；

59、f3`（i，j）=∑m，nx（2i+m，2j+n）ω（m，n）ω（m，n）；i和j分別表示f1`、f2`、f3`中的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，f1`（i，j）表示f1`中（i，j）?處的特征值，?表示高通濾波器的系數(shù)，用于提取高頻成分，ω表示低通濾波器的系數(shù)，用于提取低頻成分，α和β為加權(quán)平均系數(shù)，用于控制中段頻段中合并后的相對貢獻(xiàn)，?f2`（i，j）表示f2`中（i，j）處的特征值，f3`（i，j）表示f3`中（i，j）處的特征值，?f2`（i，j）`表示第一中頻成分，f2`（i，j）``表示第二中頻成分，（i，j）`表示第一中頻成分的坐標(biāo)，（i，j）``表示第二中頻成分的坐標(biāo)，x表示輸入斷層圖片，m表示濾波器在垂直方向上的索引，n表示濾波器在水平方向上的索引。

60、本技術(shù)所提供的技術(shù)方案中，在進(jìn)行初步特征的劃分時，利用小波變換將特征分別劃分為了低頻部分、中頻部分以及高頻部分，所以相對而言f1`、f2`、f3`的整體范圍相同，只是用于凸出在不同頻率下的貢獻(xiàn)范圍。如此采用該方案將f1`、f2`、f3`進(jìn)行特征提取和融合后，不會導(dǎo)致提取出來的特征僅僅在局部有效。并且，本方案中f1`、f2`、f3`的頻率逐漸升高，所以相對而言，f1`、f2`、f3`中特征的變化情況就是從劇烈到不劇烈，為此對于f1`而言采用卷積運(yùn)算能夠凸顯出在局部區(qū)域的特征變化情況，而在f2`和f3`中用drb模塊，能夠利用更大的感受野分析低頻部分的圖像變化情況。

61、融合增強(qiáng)層在對特征進(jìn)行處理之前，需要用下采樣處理層降低分辨率，以提高增強(qiáng)效率。因?yàn)閿鄬訄D片x已經(jīng)經(jīng)過了初步特征提取和多尺度特征提取，所以冗余信息有限，如果直接采用conv模塊進(jìn)行下采樣，會導(dǎo)致信息丟失。為此，本技術(shù)采用如下方案：

62、進(jìn)一步的，下采樣處理層將ffu以2為比例在空間維度上進(jìn)行切片，劃分為4個大小相等的子區(qū)域，其中，ffu=（s，s，c），其中，s為ffu的尺寸，c為ffu的通道數(shù)；

63、每個子區(qū)域的大小為s×s，s=1/2(s），其中s為下采樣處理層的邊長；

64、將每個子區(qū)域沿著通道維度拼接得到拼接特征圖ffu`，ffu`=（s，s，4c）；

65、對拼接特征圖ffu`執(zhí)行3×3的標(biāo)準(zhǔn)卷積以得到特征信息。

66、本方案中通過切片、拼接和卷積操作實(shí)現(xiàn)了特征圖在空間維度上的下采樣，并通過控制卷積層的輸出通道數(shù)來降低計(jì)算量。這種處理方式既保留了特征圖的重要信息，又提高了模型的計(jì)算效率。