本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預(yù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在高速公路的建設(shè)和維護(hù)過(guò)程中，路基的壓實(shí)度是至關(guān)重要的，壓實(shí)度主要可以通過(guò)施工數(shù)據(jù)等進(jìn)行計(jì)算并表征。但是由于高速公路的路基表面測(cè)點(diǎn)眾多，所以通常需要對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提高數(shù)據(jù)處理結(jié)果的精確度，從而更加準(zhǔn)確的判斷高速公路的路基表面的異常位置或異常測(cè)點(diǎn)。

2、現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并篩選異常測(cè)點(diǎn)時(shí)，通常會(huì)更加聚焦于測(cè)點(diǎn)處的超聲波數(shù)據(jù)，因?yàn)槌暡〝?shù)據(jù)能夠反映路基內(nèi)部的物理特性，如密度、彈性模量等，從而判斷壓實(shí)度并篩選異常測(cè)點(diǎn)，但是由于高速公路的路基表面測(cè)點(diǎn)眾多，且超聲數(shù)據(jù)容易受到路面平整情況的影響，故僅僅對(duì)超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而判斷高速公路路基表面的異常測(cè)點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理過(guò)程中部分測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果可信度較低，最終影響到異常測(cè)點(diǎn)判斷的準(zhǔn)確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決高速公路的路基表面測(cè)點(diǎn)眾多，且超聲數(shù)據(jù)容易受到路面平整情況的影響，僅僅對(duì)超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而判斷高速公路路基表面的異常測(cè)點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理過(guò)程中部分測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果可信度較低，最終影響到異常測(cè)點(diǎn)判斷的準(zhǔn)確度的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預(yù)處理方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、獲取高速公路的路基表面各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的超聲波數(shù)據(jù)以及高程數(shù)據(jù)；

3、在每個(gè)尺度的窗口下，基于測(cè)點(diǎn)之間的超聲波數(shù)據(jù)的差異情況以及波動(dòng)情況，確定每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的初始顯著性值；在每個(gè)尺度的窗口下，分析測(cè)點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)之間的變化情況，量化每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的局部平整度；

4、基于測(cè)點(diǎn)在所有尺度的窗口下的初始顯著性值以及局部平整度之間的相對(duì)變化情況，確定每個(gè)測(cè)點(diǎn)的凹陷程度值；基于每個(gè)測(cè)點(diǎn)的所述凹陷程度值、每個(gè)測(cè)點(diǎn)在所有尺度下的初始顯著性值以及局部平整度，計(jì)算每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值；

5、基于高速公路的路基表面各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值確定異常測(cè)點(diǎn)。

6、進(jìn)一步地，所述初始顯著性值的獲取方法包括：

7、以每個(gè)測(cè)點(diǎn)為中心，構(gòu)建多個(gè)不同尺度的窗口，并在每個(gè)尺度的窗口下，將除中心測(cè)點(diǎn)的其他測(cè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)；

8、任選一個(gè)測(cè)點(diǎn)作為待測(cè)測(cè)點(diǎn)，在待測(cè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)尺度的窗口下，分析待測(cè)測(cè)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)所有參考點(diǎn)的超聲波數(shù)據(jù)之間的離散情況，量化波動(dòng)因子；

9、將所有參考點(diǎn)的超聲波數(shù)據(jù)的均值作為均值特征值；將待測(cè)測(cè)點(diǎn)的超聲波數(shù)據(jù)與所述均值特征值之間的差值絕對(duì)值作為偏差因子；

10、根據(jù)所述偏差因子以及波動(dòng)因子，得到待測(cè)測(cè)點(diǎn)在該尺度的窗口下的初始顯著性值，且所述初始顯著性值與偏差因子呈正相關(guān)，所述初始顯著性值與波動(dòng)因子呈負(fù)相關(guān)，且所述初始顯著性值的取值為正數(shù)。

11、進(jìn)一步地，所述波動(dòng)因子的獲取方法包括：

12、計(jì)算待測(cè)測(cè)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的每個(gè)參考點(diǎn)的超聲波數(shù)據(jù)之間差值的平方，作為離散值，將待測(cè)測(cè)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)所有參考點(diǎn)之間的離散值的均值，作為所述波動(dòng)因子。

13、進(jìn)一步地，所述局部平整度的獲取方法包括：

14、在待測(cè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)尺度的窗口下，將待測(cè)測(cè)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的每個(gè)參考點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)之間差值的平方作為高度差異因子；

15、將待測(cè)測(cè)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)所有參考點(diǎn)的高度差異因子的均值進(jìn)行負(fù)相關(guān)映射并歸一化后的值，作為待測(cè)測(cè)點(diǎn)在該尺度的窗口下的局部平整度。

16、進(jìn)一步地，所述凹陷程度值的獲取方法包括：

17、將所有尺度的窗口按照尺寸大小進(jìn)行升序排列，得到排序序列；

18、對(duì)于所述排序序列中每?jī)蓚€(gè)相鄰的尺度的窗口，計(jì)算每個(gè)測(cè)點(diǎn)在后一個(gè)尺度的窗口下的局部平整度與前一個(gè)尺度的窗口下的局部平整度的比值，作為平整度變化率，計(jì)算每個(gè)測(cè)點(diǎn)在前一個(gè)尺度的窗口下的初始顯著性值與后一個(gè)尺度的窗口下的初始顯著性值的比值，作為顯著性變化率；

19、根據(jù)所述排序序列對(duì)應(yīng)的所有平整度變化率以及顯著性變化率，確定每個(gè)測(cè)點(diǎn)的凹陷因子；

20、對(duì)于任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)，將該測(cè)點(diǎn)在預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的所有測(cè)點(diǎn)的凹陷因子的平均水平作為該測(cè)點(diǎn)的凹陷程度值。

21、進(jìn)一步地，所述凹陷因子的獲取方法包括：

22、在所述排序序列中，將每?jī)蓚€(gè)相鄰的尺度的窗口之間的平整度變化率與顯著性變化率的乘積作為變化因子；

23、將所述排序序列中所有相鄰的兩個(gè)尺度的窗口之間的變化因子的均值，作為所述凹陷因子。

24、進(jìn)一步地，所述最終顯著性值的獲取方法包括：

25、對(duì)于任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)，將該測(cè)點(diǎn)在每個(gè)尺度的窗口下的初始顯著性值與局部平整度的比值，作為該測(cè)點(diǎn)的顯著因子；

26、量化該測(cè)點(diǎn)在所有尺度的窗口下的顯著因子的平均水平，得到顯著特征值，將該測(cè)點(diǎn)的凹陷程度值與顯著特征值的乘積進(jìn)行歸一化后的值，作為該測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值。

27、進(jìn)一步地，所述基于高速公路的路基表面各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值確定異常測(cè)點(diǎn)，包括：

28、基于顯著性檢測(cè)算法以及高速公路的路基表面各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值對(duì)高速公路的路基表面的所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行顯著性檢測(cè)，從而得到所有測(cè)點(diǎn)中的異常測(cè)點(diǎn)。

29、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)鄰域設(shè)置為3×3。

30、一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，包括處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集由處理器加載并執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預(yù)處理方法的步驟。

31、本發(fā)明具有如下有益效果：

32、本發(fā)明同時(shí)獲取高速公路路基表面的超聲波數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)不僅豐富了數(shù)據(jù)維度，還提高了數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和全面性。為了更加準(zhǔn)確的捕捉數(shù)據(jù)中的異常信息，本發(fā)明采用多尺度分析的方法，在每個(gè)尺度的窗口下對(duì)超聲波數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于異常測(cè)點(diǎn)處的超聲波數(shù)據(jù)與其周?chē)臏y(cè)點(diǎn)的超聲波數(shù)據(jù)相比，會(huì)出現(xiàn)較為顯著的差異，所以首先在每個(gè)尺度的窗口下，基于測(cè)點(diǎn)之間的超聲波數(shù)據(jù)的差異情況以及波動(dòng)情況，確定每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的初始顯著性值，初步表征了每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的異常情況。超聲波數(shù)據(jù)的變化與路基的壓實(shí)度有關(guān)，不同的壓實(shí)狀態(tài)會(huì)影響到聲波的傳播波速，同時(shí)路基表面的平整度會(huì)影響超聲波的傳播路徑，從而導(dǎo)致超聲波數(shù)據(jù)發(fā)生異常改變，進(jìn)而掩蓋實(shí)際的壓實(shí)問(wèn)題，而路基表面的平整度可以通過(guò)高程數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行表征，由此得到各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的局部平整度。然后，由于隨著窗口尺度的變化，測(cè)點(diǎn)的異常情況的顯著性會(huì)發(fā)生改變，所以利用測(cè)點(diǎn)在所有尺度的窗口下的初始顯著性值以及局部平整度之間的相對(duì)變化情況，確定每個(gè)測(cè)點(diǎn)的凹陷程度值，有助于后續(xù)過(guò)程中更加準(zhǔn)確的識(shí)別出異常測(cè)點(diǎn)。最后，根據(jù)凹陷程度值對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)在所有尺度下的初始顯著性值以及局部平整度進(jìn)行修正，從而得到每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值，最終顯著性值經(jīng)過(guò)修正，可以更準(zhǔn)確的表征每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的異常情況，所以基于高速公路的路基表面各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的最終顯著性值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以更加準(zhǔn)確的確定異常測(cè)點(diǎn)。綜上，本發(fā)明過(guò)程中的數(shù)據(jù)處理過(guò)程不僅考慮了數(shù)據(jù)的異常突出情況，而且還綜合了多源數(shù)據(jù)，可以顯著提高異常測(cè)點(diǎn)識(shí)別的可信度。