大型隧道滲水點測量方法

2023-07-03 06:31:51 1

專利名稱：大型隧道滲水點測量方法
技術領域：
本發明涉及一種大型隧道滲水點測量方法。
背景技術：
隨著現代科學技術的發展，在生活中，隧道的運用越來越多，尤其是在海底、湖底、 江底等水體下面，大型的隧道在施工以及使用過程中容易發生滲水，而滲水點的自動化測量是一個難題。 在傳統技術中，測量滲水點的方法比較少，很多情況下需要依靠人工觀測的方法，這個方法需要人力、且耗時較多，效率不高。紅外照射法，顧名思義就是向檢測對象照射紅外線，利用其反射光特定光譜的衰減來檢測滲水點位。電極檢測法，則是利用對電極接觸時電極間的阻值變化來檢測滲水點位。還有根據試驗紙接觸水分的成色來檢測滲水點位。然而，紅外照射法受物體材質和表面色調影響較大，檢測失誤時而有之。而且還存在檢測裝置龐大、價格高的問題。對於電極檢測法，若隧道壁面不存在水滴，或者有水滴但水滴比電極間間隔還小時，該方法就不能檢測。而且，由於該方法為接觸式檢測，所以會存在損傷被測點表面的問題。而對於使用試驗紙的檢測方法，如果隧道壁外部無水滴，該方法也不能夠使用。上面的多種方法更適合檢測小型管道或者小型隧道滲水檢測，而對於大型隧道來說，這些檢測方法工作量極大，不易於實施。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述問題，提供一種大型隧道滲水點測量方法， 該方法能夠精確的測量出隧道的滲水情況，指導工程人員提前預防隧道滲水隱患，加固隧道基體，同時本測量方法方便快捷，成本低，能夠準確及時的給予預警信息。本發明的技術方案是本發明大型隧道滲水點檢測方法包括以下步驟
步驟一、在待檢測隧道中布置一輛可在隧道內行進的小車，將由相機、鏡頭和照明燈組裝成的圖像採集裝置安裝在該小車上；
步驟二、調整相機的位置和焦距、以及照明燈的位置，使相機能採集到隧道壁的清晰照
片;
步驟三、使小車在隧道中行進，且小車每行進一定距離就停留一段時間，在小車停留的這段時間內，用相機採集隧道壁面的照片，直至完成整個隧道壁面的圖像採集；
步驟四、將採集的各張照片導入計算機，利用軟體對這些照片進行圖像融合以及圖像長度標定，得到拼合後的整個隧道壁的完整圖像；
步驟五、將拼合的整個隧道壁完整圖像進行降噪、濾波和圖像二值化處理，剔除掉圖像中隧道壁上的孔道陰影和裂縫；
步驟六、根據經步驟五處理後的整個隧道壁完整圖像，對步驟四得到的整個隧道壁完整圖像進行分割處理，提取出類似水跡的區域，並記錄下這些類似水跡的區域的邊界特徵、 形貌特徵和灰度特徵；
步驟七、通過人工神經網絡對類似水跡的區域的多特徵進行識別，確定出真正的水跡區域；
步驟八、將確定出的真正水跡區域的位置定位在步驟四得到的整個隧道壁完整圖像中，根據圖像的標定尺寸進行滲水點定位；
步驟九、給出整個隧道的水跡和滲水點檢測報告，該檢測報告的內容包括滲水點數量、 每個水跡區域的大小以及位置。作為優選，本發明在所述小車上安裝有運動控制器。在所述隧道中布置有便於小車行進的軌道。所述軌道儘量布置在隧道寬度方向的中間位置。本發明主要採用了圖像處理和圖像識別的方法，通過採集隧道壁面的圖像，利用圖像識別的方法提取滲水點特徵，從而完成滲水點檢測和定位，具有以下優點
I、該方法操作簡單方便，自動化檢測隧道的滲水點位置和整體滲水情況，可以大大提高隧道滲水預警和危機處理能力。2、該方法採用了光學非接觸測量方式，通過對拍攝的一系列隧道壁圖像分析來計算隧道的滲水情況和滲水點位置，無需人工幹擾，測量可靠性高。3、本發明提出的檢測方法不受周圍環境影響，效率高，價格廉。


圖I是本發明實施例大型隧道變形測量方法的流程圖。
具體實施例方式參照圖I所示，本實施例大型隧道變形測量方法包括以下九個步驟，其中步驟一至步驟三為「圖像採集」，步驟四為「圖像融合」，步驟五為「圖像預處理」，步驟六為「圖像分割」，步驟七為「圖像識別」，步驟八為「滲水點定位」，步驟九為「給出檢測報告」，這九個步驟具體為
步驟一、在待檢測的隧道中布置一輛可在隧道內行進的小車，將由相機、鏡頭和照明燈組裝成的圖像採集裝置安裝在該小車上(根據測量過程中測量距離選擇鏡頭參數、相機解析度大小、像元大小以及適中亮度的照明燈)，以便於小車在隧道中行進時，相機可隨時採集隧道壁的圖像，用於後續分析。為了便於小車的行進，本例還在小車上安裝了運動控制器，在隧道中布置了軌道。 其中運動控制器可控制小車在隧道中的行進，小車的運動規則可根據測量需要在該運動控制器上人為設定；軌道的結構類似於地鐵隧道中的地鐵鐵軌，而且應儘量保證該軌道布置在隧道寬度方向的中間位置，以保證小車上的相機到四周隧道壁的距離大致相等。小車的運動距離由安裝在小車上的小車同軸編碼器記錄，此距離參數要在後續進行圖像融合和圖像長度標定時使用。為了獲得比較好的拍攝效果，對本步驟一般有如下要求
根據相機到隧道壁的距離選定相機鏡頭焦距，既要保證拍攝的視場足夠大，又要保證拍攝的照片崎變小。如果拍攝距尚為2m左右,最好選20mm或者24mm鏡頭。由於隧道內空
4間有限，採集圖像的視距小、視場大，造成的圖像邊緣畸變及曝光差異等問題，帶來圖像預處理效果差，可能影響後期分割識別效果，針對這種問題需要性能高的相機、鏡頭及光源等硬體。步驟二、調整相機的位置和焦距，同時調整照明燈的位置，使相機能採集到隧道壁的清晰照片。一般在拍攝照片過程中相機參數不改變以減少測量誤差。上述調整照明燈位置時，要求在相機所要拍攝的黑暗的隧道壁上形成均勻的亮度適中的光照，以相機拍攝的照片的清晰度和亮度適宜為準。步驟三、啟動小車運動控制器使小車在隧道中行進，小車行進一段距離後停止下來，在小車停下來的這段時間內，用相機採集隧道壁面的照片(相機可在小車上轉動，每轉動一個角度拍攝一次，從而得到小車停留區域隧道四周圖像)；然後控制小車再行進一段距離後又停下來，用相機採集另一處的隧道壁面照片；依次往下，直至完成整個隧道壁面的圖像米集。在此過程中最好用大功率LED燈照明，以保證採集到的隧道壁面照片清晰可用。步驟四、將採集的各張照片導入計算機，利用軟體對這些照片進行圖像融合以及圖像長度標定，得到拼合後的整個隧道壁的完整圖像，以便於後面進行水跡定位。圖像融合(Image Fusion)是指將多源信道所採集到的關於同一目標的圖像數據經過圖像處理和計算機技術等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最後綜合成高質量的圖像，以提高圖像信息的利用率、改善計算機解譯精度和可靠性、提升原始圖像的空間解析度和光譜解析度，利於監測。步驟五、將拼合的整個隧道壁完整圖像進行降噪、濾波和圖像二值化的預處理，剔除掉圖像中隧道壁上的孔道陰影和裂縫，從而消除孔道陰影和裂縫對水跡特徵的幹擾。步驟六、根據經過步驟五處理後的整個隧道壁完整圖像，對步驟四得到的整個隧道壁完整圖像進行分割處理，提取出類似水跡的區域(這些類似水跡的區域中，一部分是真正的水跡區域，另一部分並非真是水跡區域)，並記錄下這些類似水跡的區域的邊界特徵、 形貌特徵和灰度特徵。
步驟七、通過人工神經網絡對類似水跡區域的多特徵(如邊界特徵、形貌特徵、灰度特徵等)進行識別，確定出哪些是真正的水跡區域。步驟八、將確定出的真正水跡區域的位置定位在步驟四得到的整個隧道壁完整圖像中，根據圖像的標定尺寸進行滲水點定位；
步驟九、給出整個隧道的水跡和滲水點檢測報告，該檢測報告的內容包括滲水點數量、 每個水跡區域的大小以及位置。當然，上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓人們能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種大型隧道滲水點檢測方法，其特徵在於包括以下步驟步驟一、在待檢測隧道中布置一輛可在隧道內行進的小車，將由相機、鏡頭和照明燈組裝成的圖像採集裝置安裝在該小車上；步驟二、調整相機的位置和焦距、以及照明燈的位置，使相機能採集到隧道壁的清晰照片;步驟三、使小車在隧道中行進，且小車每行進一定距離就停留一段時間，在小車停留的這段時間內，用相機採集隧道壁面的照片，直至完成整個隧道壁面的圖像採集；步驟四、將採集的各張照片導入計算機，利用軟體對這些照片進行圖像融合以及圖像長度標定，得到拼合後的整個隧道壁的完整圖像；步驟五、將拼合的整個隧道壁完整圖像進行降噪、濾波和圖像二值化處理，剔除掉圖像中隧道壁上的孔道陰影和裂縫；步驟六、根據經步驟五處理後的整個隧道壁完整圖像，對步驟四得到的整個隧道壁完整圖像進行分割處理，提取出類似水跡的區域，並記錄下這些類似水跡的區域的邊界特徵、 形貌特徵和灰度特徵；步驟七、通過人工神經網絡對類似水跡的區域的多特徵進行識別，確定出真正的水跡區域；步驟八、將確定出的真正水跡區域的位置定位在步驟四得到的整個隧道壁完整圖像中，根據圖像的標定尺寸進行滲水點定位；步驟九、給出整個隧道的水跡和滲水點檢測報告，該檢測報告的內容包括滲水點數量、 每個水跡區域的大小以及位置。
2.根據權利要求I或2所述的大型隧道滲水點檢測方法，其特徵在於所述小車上安裝有運動控制器。
3.根據權利要求I或2所述的大型隧道滲水點檢測方法，其特徵在於所述隧道中布置有便於小車行進的軌道。
4.根據權利要求3所述的大型隧道滲水點檢測方法，其特徵在於所述軌道布置在隧道寬度方向的中間位置。
全文摘要
本發明公開了一種大型隧道滲水點測量方法，該方法主要採用了圖像處理和圖像識別的方法，通過採集隧道壁面的圖像，利用圖像識別的方法提取滲水點特徵，從而完成滲水點檢測和定位；該方法主要包括圖像採集、圖像融合、圖像預處理、圖像分割、圖像識別、滲水點定位和給出檢測報告幾大流程。本測量方法能夠精確的測量出隧道的滲水情況，指導工程人員提前預防隧道滲水隱患，加固隧道基體，同時本測量方法方便快捷，成本低，能夠準確及時的給出預警信息。
文檔編號G01M3/00GK102589808SQ20121001222
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者馮濤, 劉小波, 劉建立, 張龍, 穆為磊 申請人:蘇州臨點三維科技有限公司