周家蓓臺灣大學：土木工程學研究所蕭翔駿2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50438近年來由於鋪面鋪築技術已臻成熟階段，國際對於鋪面追求之趨勢已逐漸改變，多以提升與維持鋪面之服務品質為目標，並注重車輛行駛之安全性；因此鋪面管理者對於鋪面服務績效之定期勘查與評估越顯重要。 而國內對於橫剖面之檢測仍停留於直規量測階段，或少數利用自動檢測儀器上以多組測距儀架設於前保險桿同時測距方式構建剖面，不若利用雷射掃描器配合影像處理技術量測之方式準確。因此，本研究欲藉最新車轍量測方式概念，研究如何將雷射與數位影像技術結合以量測鋪面橫剖面，並嘗試製作原型機以試驗量測系統正確性，以期增進鋪面檢測進行之速率與準確性，提升路網層級之服務水準。 本研究量測車轍方式為靜態系統，利用雷射線產生器（laser line generator）將雷射光折射為線雷射，橫向垂直投射於地面，使鋪面表面產生橫向雷射線條，利用攝影機對焦於雷射線拍攝，即可於攝影機影像上顯現出雷射曲線。於其後利用影像處理之方式，取得雷射線條於影像上之座標，並藉由轉換公式轉換影像座標與現實空間座標，即可獲得雷射曲線之空間座標，再由車轍定義與軟體寫作計算，選擇凹陷量最大之點即為車轍量。 經量測結果發現，系統量測可達平均0.85公釐之解析度，且有0.06之誤差率，相當準確，唯因環境因素不佳而雜訊過多時，可能產生量測失敗之結果。因此，若可增強雷射必v並配合傾斜計與記速器之資料，將可成母繸o動態車轍量測結果。章節目錄 誌謝 一 摘要 二 章節目錄 三 圖目錄 五 表目錄 八 第一章 緒論 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究方法與內容 3 1.4 研究流程 4 第二章 文獻回顧 6 2.1 車轍 6 2.1.1 車轍之定義與檢驗規範 7 2.1.2 鋪面損壞指標與鋪面績效指標 9 2.1.3 車轍檢驗儀器 13 2.2 數位影像處理技術 21 2.2.1 影像對比強化 21 2.2.2 空間濾波 22 2.2.3 影像區分最佳閥值 24 2.2.4 雷射中心判斷 25 第三章 系統架構與校正 27 3.1 系統架構 27 3.1.1 雷射 27 3.1.2 攝影機 30 3.1.3 量測系統構建 33 3.2 系統校正 37 3.2.1 率定之原理 37 3.2.2 率定及校估 42 3.2.3 量測準確性 45 第四章 量測實驗分析 57 4.1 車轍凹陷量計算方式 57 4.2 量測結果分析 64 4.2.1 實驗室量測結果分析 65 4.2.2 鋪面量測結果分析 67 第五章 結論與建議 72 5.1 結論 72 5.2 建議 73 參考文獻 74 圖目錄 圖1.1 研究流程 5 圖2.1 車轍深度之定義 7 圖2.2 車轍寬度之定義 8 圖2.3 車轍間距之定義 8 圖2.4 車轍量測規名稱與量測方式 9 圖2.5 明尼蘇達州車轍規 14 圖2.6 ICC MDR 4087型縱剖面儀 15 圖2.7 南達科達州車轍定義方式 15 圖2.8 ARRB多重雷射平坦儀 15 圖2.9 Dynatest 5051 MarkⅡ型鋪面剖面儀 16 圖2.10 PASCO車轍計算定義 17 圖2.11 ARAN全弁鉆D路檢測車 18 圖2.12 雷射車轍量測系統示意圖 19 圖2.13 自動鋪面破壞檢測系統示意圖 19 圖2.14 雷射橫剖面量測儀 20 圖2.15 車轍量測方式示意圖 20 圖2.16 高速路面檢測車 20 圖2.17 典型平滑化遮罩 24 圖2.18 典型銳化遮罩 24 圖2.19 ZC Method示意圖 26 圖3.1 雷射線產生器 29 圖3.2 雷射模組 29 圖3.3 CCD耦合元件 30 圖3.4 CCD元件放大圖 31 圖3.5 CMOS攝影機與IEEE 1394接頭 31 圖3.6 CMOS攝影機 32 圖3.7 鏡頭 32 圖3.8 濾光鏡片 33 圖3.9 儀器操作流程圖 33 圖3.10 儀器實體圖 34 圖3.11 儀器構造圖 35 圖3.12 垂直雷射照射圖 36 圖3.13 傾斜雷射照射圖 36 圖3.14 調整雷射面垂直 37 圖3.15 像點、物點與投影中心間關係 40 圖3.16 影像空間座標（c,r）與實際物空間座標（x,z） 42 圖3.17 確定標定點位點位 43 圖3.18 攝影機所拍攝定位點影像 44 圖3.19 X方向驗證誤差量 45 圖3.20 X方向驗證誤差量百分比 46 圖3.21 Z方向驗證誤差量 47 圖3.22 Z方向驗證誤差量百分比 47 圖3.23 驗證誤差量 48 圖3.24 驗證誤差量百分比 48 圖3.25 X方向單位誤差量 49 圖3.26 X方向單位誤差量百分比 49 圖3.27 Z方向單位誤差量 50 圖3.28 Z方向單位誤差量百分比 50 圖4.1 浪板拍攝圖 57 圖4.2 底板拍攝圖 57 圖4.3 大波浪板 58 圖4.4 小波浪板 58 圖4.5 水果盒底板1 58 圖4.6 水果盒底板2 58 圖4.7 橫向灰度累積圖 60 圖4.8 消除雷射區域外影像 60 圖4.9 雷射區域強化對比後二值化 61 圖4.10 抓取雷射線及濾波 62 圖4.11 求取雷射中心位置 63 圖4.12 轉換實際座標 64 圖4.13 計算凹陷深度 64 圖4.14 實驗室量測誤差率百分比圖 67 圖4.15 鋪面量測誤差率百分比圖 69 表目錄 表2.1 損壞項目及嚴重程度加權係數表 11 表2.2 鋪面表面損壞範圍權重定義 12 表3.1 驗證誤差與單位誤差量 51 表4.1 小波浪板深度比較 65 表4.2 大波浪板深度比較 65 表4.3 水果盒底板1深度比較 66 表4.4 水果盒底板2深度比較 66 表4.5 實驗室量測誤差百分比 67 表4.6 鋪面深度比較 68 表4.7 鋪面量測誤差百分比 68782328 bytesapplication/pdfen-US非破壞檢測車轍ruttingnondestructive-testingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50438/1/ntu-93-R91521517-1.pdf