文章详情

题名 · 作者 · 摘要 · 关键词 · DOI · 参考文献

基于多模态特征融合的公路路面病害检测方法

贾晨

(上海电子信息职业技术学院,上海 201411)

栏目:人工智能 · 第 2026 年第 12 期 · 页码:37-41 · 2096-4706(2026)12-0037-05 · 中图分类号:TP391.4 · 文献标识码:A · DOI:10.19850/j.cnki.2096-4706.2026.12.007

摘要

针对公路路面病害检测方法中单一2D图像易受光照、视角干扰,3D点云数据虽能表征病害三维形貌但特征维度高、计算成本大的问题,提出基于DETR的多模态特征融合公路路面病害检测网络模型。首先,在DETR网络结构中融入多尺度特征提取模块和空间注意力模块,构建MSF-DETR检测网络模型;然后,在MSF-DETR基础上,融入MFFM多模态特征融合模块,并引入AWCM自适应权重计算模块用于2D与3D点云数据的特征图融合;最后,通过RSRD数据集进行消融实验,平均精度(mAP)达93.43%,基于DETR的多模态特征融合公路路面病害检测网络模型的mAP上均显著优于基于仅2D图像或仅3D点云的单一检测方法,有效实现了对2D图像与3D点云的多模态公路路面病害特征融合,提升了在复杂环境下对公路路面病害的检测精度。

关键词

公路路面病害检测;2D图像;3D点云;DETR;多模态特征融合

参考文献

  1. [1] Gavilán M,Balcones D,Marcos O,et al. Adaptive Road Crack Detection System by Pavement Classification [J].Sensors,2011,11(10):9628-9657.
  2. [2] Shi Y,Cui L M,Qi Z Q,et al. Automatic Road Crack Detection Using Random Structured Forests [J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2016,17(12):3434-3445.
  3. [3] Hui L,Chen J,Jian L. Road Surface Disease Detection Algorithm Based on Improved YOLOv4 [J/OL].Laser & Optoelectronics Progress,2021,58:1410025.https://m.researching.cn/articles/OJfb397f682b560753/.
  4. [4] Wu Y ,Liu Y. Research on Road Surface Defect Detection Method Based on Improved YOLOv8 [J].Automation Application,2025,66(8):45-49.
  5. [5] 潘宁,杜豫川,岳劲松,等.基于点云数据的道路变形类病害自动化检测方法 [J].同济大学学报(自然科学版),2022,50(3):399-408.
  6. [6] 余浩. 基于三维激光点云的路面裂缝自动识别技术研究 [D].武汉:湖北工业大学,2015.
  7. [7] Zhong M Q,Sui L C,Wang Z H,et al. Pavement Crack Detection From Mobile Laser Scanning Point Clouds Using a Time Grid [J].Sensors,2020,20(15):1-15.
  8. [8] 江宛琪.基于激光点云的沥青路面裂缝智能识别研究 [D].南京:东南大学,2022.
  9. [9] 廖金巧.基于激光雷达点云的路面破损检测方法 [D].北京:北方工业大学,2022.
  10. [10] Qi C R,Su H,Mo K,et al. PointNet: Deep Learning on Point Sets for 3D Classification and Segmentation [C]//Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2017:652-660.
  11. [11] Qi C R,Yi L,Su H,et al. PointNet++: Deep Hierarchical Feature Learning on Point Sets in a Metric Space [C]//Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2017:5105-5114.
  12. [12] Wulff F,Schaufele B,Sawade O,et al. Early Fusion of Camera and Lidar for Robust Road Detection Based on U-Net FCN [C]//2018 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV),2018:1426-1431.
  13. [13] Elamin A,El-Rabbany A. UAV-Based Image and LiDAR Fusion for Pavement Crack Segmentation [J].Sensors,2023,23(23):26.
  14. [14] 金宇锋,陶重犇.基于Transformer的融合信息增强3D目标检测算法 [J].仪器仪表学报,2023,44(12):297-306.
  15. [15] Pang S,Morris D,Radha H. CLOCs: Camera-LiDAR Object Candidates Fusion for 3D Object Detection [C]//IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS),2020:10386-10393.
  16. [16] Carion N,Massa F,Synnaeve G,et al. End-to-End Object Detection With Transformers [C]//Computer Vision-ECCV 2020,2020:213-229.
  17. [17] 陈静怡.基于图像与3D点云特征融合的轮胎表面瑕疵检测算法研究 [D].杭州:浙江大学,2023.
  18. [18] Zhao T,Xu C F,Ding M Y,et al. RSRD: A Road Surface Reconstruction Dataset and Benchmark for Safe and Comfortable Autonomous Driving [J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2024,25(1):1-15.

基金项目

上海市教育发展基金会和上海市教育委员会“晨光计划”项目资助(23CGB15)

作者简介

贾晨(1996—),女,汉族,河南新乡人,助教,硕士研究生,研究方向:图像处理、计算机视觉。