本发明涉及路面检测领域，特别是路面的平整度检测。
背景技术：
路面平整度是指路表面纵向的凹凸量的偏差值，主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，则表示路面相对平整，或平整度相对好，反之则表示平整度相对差。
所有路面--包括普通道路、广场、飞机跑道、公路特别是高速公路车道路面的路面质量水平的重要指标。路面平整度不仅影响行车效率，还影响舒适和安全。路面平整度的物理含义，是路面高程变化，凹凸起伏的程度，是一种引起车辆颠簸和使乘车人感到不舒适的路面粗糙度。
各国基于不同的基点发展了不同原理的评价和测量方法，我国基于路面高程起伏基点早期开发了三米尺直接沿路测量凹凸变化，统计而得到标准偏差。美国则以人感受舒适度为基点开发了颠簸累集仪。国际上为统一各国不同的评价方法和指标提出以路面高程变化为基础，考虑车人感受的理想化的四分之一车辆模型，定义了国际平整度指标iri。并实验证明和各国的现行指标都有良好的相关性，可方便转换。在工程实现上采用了车载三角测距为基础的激光高程传感器沿路采集纵断面高程并用加速度传感器修正载车平台自身上下运动，以得到路面自己的高程变化。代入国际公认的计算程序得到iri。这一由理想化的四分之一车辆模型理论和国际统一的计算程序的路面技术指标已为国际公认，并用现代激光传感器技术得以实现。
上述方法在长期应用中发现仍存在很多问题。
现在平整度仪标定都认可源头数据是路面客观断面高程曲线。用公认水准线为基测量路面得到的高程曲线是客观可信的，但由于路面和水平面有倾斜和低频弯曲，按国际公认数据处理方法要滤去低频弯曲与倾斜趋势项才能得到国际平整度计算要求的路面基高程起伏曲线，而现技术加速度传感器只能很短的在测量段形成计算基准，由于加速度传感器的多因素敏感，使计算基准并不标准，产生低速限制与弯道数据异常的问题，其中检测速度限制不能小于23公里/小时。
另外，现有技术的模型过于理想。一台四轮车辆与二维路面作用随路面高程起伏而上下颠簸，从而影响人的舒适度，这是一个二维面上的三维问题，而国际上却将车辆理想化为只有一个车轮的模型即四分之一车辆模型，过于简单。
最后，现有技术一次只能测量一个纵断面的平整度值，无法获得路面整体的平整度的分布情况，而实际情况下相同路段不同纵断面的平整度差别巨大，因此，想要获得路面整体平整度需要重复多次试验或者在移动平台上增加仪器以同时测量不同纵断面，上述方法或者繁琐、或者价格昂贵。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光标线断面扫描平整度的方法和面平整度仪，用于快速准确获得路面的平整度。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种激光标线断面扫描平整度的方法，包括以下步骤：
对待测路面进行区域划分，包括位于路面中间的轮迹带区以及位于轮迹带区外侧的边带区，其中轮迹带区为目标测量区域；
向待测路面斜投平行于待测路面横向的激光，形成横跨待测路面横向的激光标线；
一激光标线图像采集装置沿待测路面纵向以断面扫描的方式采集路面激光标线图像，扫描过程中以水平面为测量和校正基准；
根据采集到的路面激光标线图像，获得各个纵断面的高程曲线；
利用某一纵断面的高程曲线获得该纵断面的平整度；计算整个待测路面所有纵断面的平整度的加权平均值作为轮迹带区的平整度。
进一步的，在本发明中，包括一个轮迹带区和两个边带区，所述轮迹带区和边带区均为矩形路面，其中轮迹带区对称分布于道路纵向中心线两侧，两两边带区对称分布于轮迹带区的外侧。
进一步的，在本发明中，采集路面激光标线图像时，所述图像采集控制装置的光轴与激光轴共面，且二者夹角大于45°。相比于之前采用加速度传感器修正激光测距这一间断纵断面测量的方法，本发明是对待测路面利用断面三维重构方法进行测量，本方法更加直观可靠。
进一步的，在本发明中，断面扫描时，所述横向间隔取1/50～1/200的待测路面的横向长度。在待测路面形成50～200个纵断面，同时扫描获得这些纵断面的高程曲线，可以对整个待测路面的平整度分布情况实现一次性测量。从获得较高的计算精度的上看，在纵向间隔的取值与横向间隔相同最佳，但为了与国际平整度统一，故本发明按照国际平整度纵断面数据间隔要求，所述纵向间隔取250mm。
进一步的，在本发明中，将水平面置于待测路面上，利用与采集路面激光标线图像相同的断面扫描方式对待测路面上的水平面进行扫描获得水平面激光标线图像，将获得的水平面激光标线图像作为路面激光标线图像的基准标线图像，所述路面激光标线图像基于基准标线图像形成共水平面基准的统一坐标数据表达。
本发明还提供了一种激光标线断面扫描平整度仪，包括移动平台、激光标线发生器、激光标线图像采集装置、计算机图像采集与信息处理系统和水平面；
所述移动平台沿待测路面的纵向移动；
所述水平面可移动式地设置于待测路面上，且作为进行图像采集和信息处理时的测量和校正基准；
所述激光标线发生器和激光标线图像采集装置安装于移动平台上；所述激光标线发生器用于向待测路面或水平面斜投平行于待测路面横向的激光，形成横跨待测路面横向的激光标线；
所述激光标线图像采集装置为面阵ccd，用于采集待测路面或水平面激光标线图像，采集过程中激光标线图像采集装置、激光标线发生器和待测表面保持三角测距关系；其中激光标线图像采集装置至少执行以下2种激光标线图像采集：对水平面置于待测路面上时的水平面激光标线进行采集得到水平面激光标线图像，以及对移除水平面时的待测路面激光标线进行采集得到路面激光标线图像；
所述计算机图像采集与信息处理系统用于向激光标线图像采集装置发送图像采集控制信号用于激光标线图像的采集，并将获得的水平面激光标线图像作为路面激光标线图像的基准标线图像，所述路面激光标线图像基于基准标线图像形成共水平面基准的统一坐标数据表达，然后根据统一坐标数据表达后的路面激光标线图像获取各纵断面的高程曲线，并由此计算各纵断面的平整度；计算整个待测路面所有纵断面的平整度的加权平均值作为轮迹带区的平整度。
进一步的，在上述所述激光标线断面扫描平整度仪中，在移动平台上安装有里程计码盘，扫描时，所述移动平台移动，所述里程计码盘向计算机图像采集与信息处理系统发送移动平台行进信号，所述计算机图像采集与信息处理系统根据获得的移动平台行进信号并基于预设的横向间隔和纵向间隔控制激光标线图像采集装置采集激光标线图像。
有益效果：
本发明提供的激光标线断面扫描面平整度的方法，采用断面扫描的方法，不再需要使用加速度传感器来修正激光测距平台的距运动，并且，在本发明中统一以水平面为测量和计算基准，可以克服利用加速度传感器测量时带来的基准不断变化且不标准的问题，同时不再需要对移动平台的速度进行限制，可以在极低速和很高速的情况下进行正确检测，并且也克服了因加速度传感器导致的弯道数据异常的问题；
本发明直接测量而非传统的间接测量，获得的纵断面高程数据可直接索源验证，排除了人为修正的影响，数据真实可靠；
相比于以往一次只能测量一个断面的方法，本发明的测量方法可以一次性对整个待测路面的三维高程数据进行获取，因此检测快速高效；在获得三维高程数据的基础上，可根据需要进一步对待测路面上感兴趣的断面求得该断面所在位置的平整度；而且本发明进一步提出利用对整个待测路面求取其面平整度数据，将此数据作为轮迹带区即目标测量区域的平整度指标，该数据从整体上对整个路面的平整度进行考量；本方法相比于四分之一车辆模型更加贴合实际，具有较大的参考意义。
上述方法基于的设备简易、价格低廉，可以推广到基层使用。
附图说明
图1为本发明实施时的示意图；
图2为本发明检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
现有技术中的单断面高程测量方法，存在标线非均匀和非直线等系统误差、加速度传感器的测量系统误差、断面测量的基准不统一以及在此基础上获得的数据在处理时不同断面基准和坐标统一的问题。
因此，本发明提出一种利用激光标线断面扫描面平整度和面平整度仪，如图1所示为本发明的激光标线断面扫描面平整度的方法实施时的示意图。
本发明基于对待测路面的规划，以断面扫描测量的方式获得待测路面整体的高程数据，并提供反映路面平整度情况的计算方法，最终实现本发明快速、准确测量路面平整度的目的。
具体的，本发明包括以下步骤：
对待测路面进行区域划分，包括位于路面中间的轮迹带区5以及位于轮迹带区5外侧的边带区6。其中，对有车道路面为以分道线为y轴、横道线为x轴形成矩形区，并且因为在国家规程中平整度纵向统计长度为20m，因此如对高速公路进行平整度检测，需跨分道线全行道视场采集，假设其横道宽度为3600mm，将位于中间的x轴长为3000mm、y轴长为2000mm的矩形区域作为轮迹带区5，将位于轮迹带区5两侧的x轴长均为300mm、y轴长均为2000mm的区域作为边带区6；对于无车道的路面，如广场路面，没有明显的车道和边道，参照有车道的路面的划分方法，选定位于中间且测量宽度为k、长度为2000mm的的区域作为轮迹带区5，宽度方向上两侧各宽300mm、长度为2000mm的区域作为边带区6，其中k的大小根据待测路面的情况而定，满足轮迹带区5与边带区6拼接成完整的待测路面。
划分好待测路面后，向待测路面斜投平行于待测路面横向x轴的激光3，形成横跨待测路面横向的激光标线4，即上述高速公路的平整度检测时，视场宽为x轴长为3600mm、y轴长为2000mm。一激光标线图像采集装置1沿待测路面纵向以断面扫描方式采集路面激光标线图像，上述过程中，需保证轮迹方向恒定，严格保持与分道线平行。
上述路面激光标线图像需要统一坐标基准，因此，引入水平面7为测量和校正基准，具体按照如下方式进行统一坐标基准：将水平面7置于待测路面上，利用横跨待测路面横向的激光标线、激光标线图像采集装置以断面扫描方式对待测路面上的水平面7进行扫描获得水平面激光标线图像，将获得的水平面激光标线图像作为路面激光标线图像的基准标线图像，所述路面激光标线图像基于基准标线图像形成共水平面基准的统一坐标数据表达。
利用上述方法，采集到的激光标线图像以及纵断面高程数值皆可直接索源验证其客观性，保证源数据的直实可靠性，并且各个纵断面的高程曲线是同时获得的，且基准一致，后期处理不仅方便而且减少了转换环节使得准确度更高。
接着，利用某一纵断面的高程曲线，将其高程数据作为国际平整度标准格式的输入数据获得每个纵断面上的国际平整度指标iri，即获得该纵断面的平整度；在此基础上，可利用对待测路面一定区域内平整度整体情况进行研究。
其中，计算整个待测路面所有纵断面的平整度的加权平均值作为轮迹带区的平整度，即待测区域的平整度，由于在不同断面的高程变化大，一辆汽车横跨很多断面，上述方法计算获得的待测区域的平整度可以更好地反映车-地的二维全车道作用，可将该数据作为路段代表值。
必要时还参照上述类似的方法对部分感兴趣路面的平整度进行研究。
上述方法中，利用断面扫描的方式采集路面激光标线图像时，所述激光标线图像采集装置1的光轴与激光轴共面，且二者夹角大于45°。
在本发明中，需规范数据间隔，理论上沿分道线y方向的间隔大小和横坐标相当的最佳，但考虑到和现有的国际平整度指标iri数据进行统一、方便比对，故根据国际平整度纵断面数据间隔要求，采集路面激光标线图像时，所述纵向间隔取250mm。故在每个纵断面上有80个y轴数据。采集路面激光标线图像时，所述横向间隔取1/50～1/200的待测路面的横向长度。由于不同路面宽度多变，可以根据路面宽度调整横向间隔的多少，如x轴长为3600mm的路面，设定其横向间隔为1/100的待测路面横向长度，共计100个x轴数据。综合纵向间隔和横向间隔，对应每个待测路面形成80*100个高程数据行列阵。
上述测量方法是基于一种激光标线断面扫描平整度仪实现的，该平整度仪包括移动平台、激光标线发生器2、激光标线图像采集装置1、计算机图像采集与信息处理系统和水平面7；
所述移动平台沿待测路面的纵向移动；
所述激光标线发生器2和激光标线图像采集装置1安装于移动平台上，可以跟随移动平台一起移动；所述激光标线发生器2采用波长为532nm的激光器，经鲍威尔棱镜扩为扇形平面光束3，将该扇形平面光束向待测路面斜投，形成平行于待测路面横向且横跨待测路面横向的敏感激光标线4；
所述激光标线图像采集装置1为面阵ccd，一般选用高分辨面阵如2335*1752，用于采集待测路面或水平面7激光标线图像，采集过程中激光标线图像采集装置1、激光标线发生器2和待测表面保持三角测距关系即采用断面扫描方式对待测表面进行扫描，具体的，所述激光标线图像采集装置1的光轴与激光轴共面，且二者夹角大于45°；其中激光标线图像采集装置1至少执行以下2种激光标线图像采集：对水平面7置于待测路面上时的水平面激光标线进行采集得到水平面激光标线图像，以及对移除水平面7时的待测路面激光标线进行采集得到路面激光标线图像。
所述计算机图像采集与信息处理系统用于向激光标线图像采集装置1发送图像采集控制信号用于激光标线图像采集，包括水平面激光标线图像和路面激光标线图像。采集时，所述移动平台上安装有里程计码盘用于提供同步采集控制信号，扫描时，所述移动平台移动，所述里程计码盘向计算机图像采集与信息处理系统发送移动平台行进信号，所述计算机图像采集与信息处理系统根据获得的移动平台行进信号并基于预设的横向间隔和纵向间隔控制激光标线图像采集装置1采集路面激光标线图像。接着，将获得的水平面激光标线图像作为路面激光标线图像的基准标线图像，所述路面激光标线图像基于基准标线图像形成共水平面基准的统一坐标数据表达；然后根据统一坐标数据表达后的路面激光标线图像获取各纵断面的高程曲线，并由此计算各纵断面的平整度，计算整个待测路面所有纵断面的平整度的加权平均值作为轮迹带区的平整度。
上述水平面7作为图像采集和信息处理时测量与校正基准，可通过选用水平度的标准校正基面平或乳液水平面实现。使用时，可将具有底部和侧壁的水平液槽内盛装液体，将水平液槽可移动地置于待测道路上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。