Auscultación de carreteras mediante visión artificial y tratamiento de imágenes

Proyecto desarrollado por COLLOSA, en colaboración con la Fundación Cartif, financiado por la Secretaría General de Política Científica y Tecnológica del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Nº de expediente DEX-530000-2008-45

Antecedentes:

La investigación planteada en este proyecto es tecnológicamente novedosa y se adapta a los términos de la convocatoria del Subprograma de Desarrollo Experimental, dentro del sector de la construcción, ordenación del territorio y patrimonio cultural (área 3 del Plan Nacional). Se puede encuadrar dentro de diferentes líneas prioritarias: seguridad en la construcción de edificios e infraestructuras y nuevas tecnologías de diseño y construcción de edificios e infraestructuras.

El proyecto que se tiene previsto acometer tiene un enorme campo potencial de actuación ya que la actual red estructurante de carreteras del territorio peninsular está constituida (en el año 2004) por 24.797 km de la Red de Carreteras del Estado, de las que 8.700 kilómetros (un 35%) son autovías (6.698 km) y autopistas de peaje (1.951 km). Asimismo debe considerarse que forman parte de esa red estructurante del territorio peninsular 2.450 km pertenecientes a la red de autovías y autopistas de las Comunidades Autónomas. A esta red habría que añadir todas las carreteras secundarias, autonómicas y comarcales con lo que es fácil de apreciar que existen un gran campo de aplicación para este tipo de desarrollos.

En el análisis de las características de esta red pueden destacarse los siguientes aspectos:

El carácter acusadamente radial de la red de autovías estatales.
La iniciación de una red mallada, pero con discontinuidades, que es necesario cerrar.
La persistencia de un déficit de accesibilidad a algunas partes del territorio, que es necesario corregir.
La obsolescencia e inadecuación a parámetros de seguridad de partes significativas de la red de autovías de primera generación y de las carreteras convencionales, donde se hace necesario actuar.
La generalización de soluciones “estándar”, que es preciso flexibilizar para adecuar mejor cada tramo a los condicionantes del entorno y a las necesidades de los usuarios.

Por algunos de estos aspectos, entre otros, el PEIT impulsará una política de conservación y mantenimiento del patrimonio de infraestructuras.

Estas tareas de conservación de infraestructuras pasan por la elaboración y actualización de modelos piloto de conservación como referencia y ayuda a la gestión de la conservación del conjunto del sistema (2008).

Otro de los aspectos destacados del PEIT es el apartado dedicado a la Innovación. La innovación exige por una parte, incrementar la dotación presupuestaria de los Programas de I+D+i y alinear su contenido con más decisión en las líneas prioritarias de investigación del Programa Marco de la UE. Por otra parte, debe favorecerse la rápida incorporación de los resultados de la investigación a la política de transportes, incentivando a los agentes más activos a través de un programa de innovación en el transporte que financie actuaciones piloto, dentro del respeto a las condiciones de libre competencia en el sector.

Por todo lo mencionado se considera que el desarrollo de este proyecto puede ser de gran interés y adecuación a las líneas marcadas en la convocatoria del Subprograma de Desarrollo Experimental.

Objetivos:

Este proyecto plantea el desarrollo de un nuevo sistema de auscultación de carreteras basado en la integración de diversos equipos de medición y captura de imágenes de carreteras, el desarrollo de un software que gestione la adquisición y consulta de ese tipo de datos y el desarrollo de un sistema informático capaz de detectar automáticamente zonas de posible defecto mediante el procesado de la información adquirida.

El objetivo principal y la parte más novedosa en el ámbito tecnológico es la obtención de un sistema de procesamiento y análisis de imágenes de firmes que permita detectar y caracterizar defectos automáticamente. La clasificación y detección de defectos superficiales permitiría obtener datos muy valiosos de cara a la planificación de las tareas de conservación y mantenimiento de firmes. El optimizar este tipo de tareas supone alargar la vida útil de las carreteras a la vez que se mantienen unos niveles de servicio adecuados para los usuarios. Todo esto supone una mejora tanto en la seguridad como en el confort ofrecido por este tipo de vías, ocasionando un impacto positivo tanto ambiental como socioeconómico.

Adicionalmente se plantean una serie de objetivos técnicos más específicos para la consecución del proyecto de investigación y desarrollo presentado:

Definir y caracterizar los defectos susceptibles de aparición en las carreteras, especialmente los de mayor interés (por su frecuencia de aparición o por su importancia de cara a una intervención).

Establecer arquitecturas Hardware/Software para el sistema de inspección planteado en este proyecto.

Estudiar en profundidad la problemática de la iluminación sobre los distintos tipos de firme objeto de estudio.

Diseñar un sistema de inspección mediante visión artificial, constituido por las fuentes luminosas y los sensores. Establecer la localización de los elementos de iluminación y adquisición junto con las tecnologías a emplear.

Estudiar la adquisición de señales digitales de vídeo, su resolución y la exactitud de las medidas tomadas.

Desarrollar algoritmos de realce de defectos locales basados en el diseño de filtros lineales y no lineales, y establecer los métodos de segmentación para la detección de defectos locales.

Desarrollar los interfaces con el usuario.

Contenido y alcance del proyecto:

Se pretende llegar a alcanzar un prototipo totalmente operativo y no se descarta que dicho prototipo pueda servir de base para el desarrollo de un sistema final listo para su explotación. De cualquier forma, aunque se considera que existe un gran interés por este tipo de aplicaciones, no hay que olvidar que son sistemas muy específicos y no se puede esperar una comercialización a gran escala de las soluciones logradas al término de este proyecto. Si que conviene recordar que aunque en la actualidad no existen demasiadas empresas dedicadas a este tipo de dispositivos, el mercado tiende a aumentar dada la demanda creciente de los controles de calidad en carreteras.

Patentes y Difusión
Dada la novedad de los métodos desarrollados se considera viable la solicitud de una patente. En base a los primeros estudios realizados es factible llegar a obtener resultados válidos en forma de un sistema prototipo susceptible de ser patentado. Se conoce además que existe un creciente interés en la industria de la construcción por los temas de auscultación de carreteras, al ser la calidad de las mismas un factor cada vez más valorado y exigido por las Administraciones Públicas. Así pues cualquier avance en este campo y más especialmente en la automatización de este tipo de tareas tiene un valor comercial que puede ser aprovechado.

Está prevista la divulgación de los resultados científicos de la investigación en forma de varios artículos en revistas científicas con elevado índice de impacto en el sector de la construcción y afines