二 次纹理扫描。按照同样的步骤，完成已选定区域的第三次、第四次……第八次纹理扫描。在 三维扫描仪配套的测试软件中，根据定位点2,将已完成的八次纹理扫描信息调整合并成完 整的三维点云信息，保存该信息文件。
[0033] 将上述路表纹理的三维点云信息文件导入三维点云处理软件Geomagicstudio 12中，重新构建点云坐标系，使路表纹理表面平行于XY平面，获得坐标转换后的三维点云 信息；剔除明显异常的点云，获得选定区域内余下点云的竖向坐标Z。将点云的竖向坐标Z 按照从小到大排列，提取出93分位点对应的竖向坐标，作为路表纹理三维点云的竖向基准 计算平面的竖坐标Zd，本例中0. 9mm。根据公式Za5= ZfO.5,计算纹理深度为0. 5mm 对应的点云竖向坐标ZQ.5= 0. 9-0. 5 = 0. 4mm。
[0034] 如图2所示，1表示点云，根据点云的竖向坐标Z，提取测试区域内满足Za5<Z〈ZQ 条件的点云，确定点云个数n，本例中n= 77413。根据公式AQ.5=aXn，本例中a=0. 01mm2， 计算得纹理深度小于0. 5mm的点云面积AQ.5，本例中AQ.5= 774. 13mm2。
[0035] 如图3所示，1表示点云，寻找点云竖向坐标为心的点云，即确定路表纹理三维点 云竖向基准计算平面内的点云个数为N，本例中N= 90320。根据公式aXN，本例中a =0. 01mm2,计算路表纹理三维点云竖向基准计算平面的面积AQ= 903. 20mm2。
[0036] 根据公式CRa5=Aa5/\X100,计算纹理深度小于0. 5mm的纹理深度累积率CRa5， 本例中CRa5= 774. 13/903. 20X100 = 85. 7。
[0037] 按照同样的方法，分别确定纹理深度为0. 25、0. 75……、2. 0mm对应的纹理深度累 积率CRa25、CRa75、……、CRu，其结果如表1所示。
[0038] 表1不同纹理深度对应的纹理深度累积率CR
[0039]
[0040] 路面抗滑能力、路面摩擦噪声主要与深度2. 0mm以下的纹理有关，建立纹理深度 累积率CR与纹理深度TD的关系：CR=adXTDb，式中ad称为累积率特征系数，是根据表1 的数据采用数据拟合方法而获得，数据拟合时的拟合参数为上式中的b。根据表1得，CR= 93. 077XTD。151，即ad= 93. 077,b= 0? 151。
[0041] 在上述纹理测试区域，采用摆式摩擦仪可得该区域的摆值（BPN)为70. 3。采用噪 声计同步测得摆式摩擦仪与路面滑动接触时的最大摩擦噪声值（FNL)为74. 4dBA。
[0042] 按照上述同样的方法，在具有不同路面纹理特征的表面上，可获得纹理深度累积 率CR与纹理深度TD的关系式，以及相应的BPN值和FNL值，如表2。
[0043] 表2不同路面测试区域的纹理、BPN和FNL值
[0046] 根据表2,可建立累积率特征系数ad与路面抗滑能力（用BPN表征）、路面摩擦噪 声（用FNL表不）的关系：
[0047] BPN= -0. 052ad+75. 08 (R2= 0. 84)
[0048] FNL= 0. 004(ad-79. 48)2+73. 58 (R2= 0. 84)
[0049] 式中R2表示拟合精度，该值越高，表示关系越紧密。
[0050] 采用铺砂法测得上述相同纹理测试区域1~4的平均纹理深度（MTD)，分别为 0. 65mm、0. 82mm、0. 72mm和0. 84mm，据此可得路面抗滑能力（BPN)、路面摩擦噪声（FNL)与平 均纹理深度（MTD)的关系：
[0051] BPN= 7. 709MTD+65. 51 (R2= 0. 69)
[0052] FNL= 26. 525 (MTD-0. 72) +74. 32 (R2= 0? 15)
[0053] 对比两组不同的方法获得的累积率特征系数ad和平均纹理深度MTD与路面抗滑 能力、路面摩擦噪声之间的关系式可见，采用本专利提出的路表纹理表征方法获得的关系 式中的拟合精度比传统的铺砂获得的关系式中相应的拟合精度要高，因此本发明方法可更 好地表征路面纹理的特性，有利于建立路表纹理深度与路面抗滑、摩擦噪声之间的关系，也 有助于路表混合料的优化设计。
[0054] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这 些等同变换均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种路表纹理的表征方法，其特征在于：包括顺序执行的以下步骤： 步骤1、采用三维扫描仪扫描路面的表面，获取路表纹理三维点云； 步骤2、确定路表纹理三维点云的竖向基准计算平面的竖向坐标Ztl; 步骤3、计算纹理深度为imm对应的点云竖向坐标Zi=ZtTi; 步骤4、确定纹理深度小于imm的点云面积Ai; 步骤5、确定路表纹理三维点云竖向基准计算平面的面积Atl; 步骤6、计算纹理深度小于imm的纹理深度累积率CRi=AVAciX100。2. 如权利要求1所述的路表纹理的表征方法，其特征在于：步骤2中，路表纹理三维点 云的竖向基准计算平面的竖向坐标Ztl按照如下步骤获得： 步骤2. 1、将路表纹理三维点云导入到点云处理软件中，重新构建点云坐标系，X轴、Y轴、Z轴组成两两相互垂直的三维坐标系，且Z轴竖直向上，使路表纹理表面平行于XY平面， 获得坐标转换后的三维点云信息； 步骤2. 2、在点云处理软件中，剔除异常点云，获得余下点云的竖向坐标Z; 步骤2. 3、将点云的竖向坐标Z按照从小到大排列，并提取出排列中92~94分位点中 一个分位点对应的竖向坐标，将该竖向坐标作为路表纹理三维点云的竖向基准计算平面的 竖向坐标Z。。3. 如权利要求1所述的路表纹理的表征方法，其特征在于：步骤4中的纹理深度小于i mm的点云面积Ai按照如下步骤获得： 步骤4. 1、提取点云的竖向坐标Z满足ZiSZ〈Z^条件的点云，并确定满足该条件的点 云个数n; 步骤4. 2、计算纹理深度小于imm的点云面积Ai=aXn，其中a为点云的精度。4. 如权利要求1所述的路表纹理的表征方法，其特征在于：步骤5中的路表纹理三维 点云竖向基准计算平面的面积Atl按照如下步骤获得： 步骤5. 1、计算点云的竖向坐标为Ztl的点云个数N; 步骤5. 2、计算路表纹理三维点云竖向基准计算平面的面积Atl=aXN，其中a为点云 的精度。
【专利摘要】本发明公开了一种路表纹理表征方法，包括如下步骤：采用三维扫描仪扫描路面表面，获取路表纹理的三维点云信息；根据点云竖向坐标Z，确定路表纹理三维点云基准计算平面的竖向坐标Z0；计算纹理深度为i mm对应的点云竖向坐标Zi；确定纹理深度小于i mm的点云面积Ai；确定路表纹理三维点云竖向基准计算平面的面积A0；计算纹理深度小于i mm的纹理深度累积率CRi。与现有的路表纹理深度表征方法相比，纹理深度累积率可更好表征路表纹理的三维特征信息，有利于建立路面纹理深度与路面摩擦系数、路面摩擦噪声的关系，有助于路表混合料的优化设计。
【IPC分类】G01N21/84
【公开号】CN104897676
【申请号】CN201510323689
【发明人】廖公云, 蒋博, 孙铭鑫, 王乐声
【申请人】东南大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月15日