隧道襯砌裂縫快速檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種隧道襯砌裂縫快速檢測方法，用車載CCD相機對隧道表面進行掃描獲取裂縫圖像，并將圖像實時傳輸圖像采集卡；圖像采集卡將裂縫圖像數(shù)據(jù)傳輸給計算機；計算機對圖像數(shù)據(jù)進行圖像識別分析處理，從而得到隧道裂縫信息，包括裂縫的位置、長度、寬度及形狀信息。本發(fā)明通過不同的車載平臺，可適用于公路隧道，還可適用于鐵路隧道，故適用面廣。在速度為60km/h以上車載平臺上進行檢測，并得到理想的檢測結(jié)果，因此檢測不會干擾隧道內(nèi)的正常交通。采用全自動化數(shù)據(jù)采集、處理，無需人為干預(yù)，檢測速度快，精度高、成本低。在隧道裂縫檢測【技術(shù)領(lǐng)域】具有很大的經(jīng)濟價值和社會價值，值得廣泛推廣應(yīng)用。
【專利說明】隧道襯砌裂縫快速檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路、隧道的缺陷檢測和圖像識別技術(shù)，尤其涉及到一種隧道襯砌裂縫快速檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隧道裂縫檢測方法是采用在隧道襯砌表面預(yù)埋導(dǎo)電涂層，通過電氣方式檢測電阻大小，來判斷是否有裂縫。專利號為201220421638.9、名稱為“隧道襯砌裂縫檢測系統(tǒng)”的中國公開專利，提供了一個典型的技術(shù)方案，其原理圖如圖1所示，隧道襯砌I內(nèi)表面沿圓周方向設(shè)有形成回路的導(dǎo)電涂料層2，所述導(dǎo)電涂層2沿隧道縱向布置。通過檢測在隧道襯砌I內(nèi)表面加設(shè)的導(dǎo)電涂層2的電阻值的大小，即可判斷隧道襯砌I是否出現(xiàn)裂縫，如果檢測出的電阻值大于常規(guī)值，則隧道襯砌I出現(xiàn)裂縫，反之則隧道襯砌良好。這種方法需要對每一個檢測對象，進行預(yù)埋導(dǎo)電涂層，且隧道內(nèi)屬于陰暗潮濕的環(huán)境，預(yù)埋的導(dǎo)電涂層經(jīng)過一段時間必將影像其檢測性能，該方法使用不方便，也不易于普遍推廣使用。
[0003]此外，這類隧道裂縫檢測方法只能定性的識別出裂縫，不能定量的給出裂縫的位置、長度、寬度、形態(tài)等性能指標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種隧道襯砌裂縫快速檢測方法，克服現(xiàn)有技術(shù)需要預(yù)埋傳感器，檢測工作繁瑣、不能定量測量的缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]用車載CCD相機對隧道表面進行掃描獲取裂縫圖像，并將圖像實時傳輸圖像采集卡;
[0007]所述圖像采集卡將裂縫圖像數(shù)據(jù)傳輸給計算機；
[0008]計算機對圖像數(shù)據(jù)進行圖像識別分析處理，從而得到隧道裂縫信息，包括裂縫的位置、長度、寬度及形狀信息。
[0009]優(yōu)選的，所述圖像采集卡首先將裂縫圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)電纜傳輸給磁盤陣列，進行實時保存；由于采用磁盤陣列，大數(shù)據(jù)量的高分辨率圖像數(shù)據(jù)的存儲不會出現(xiàn)堵塞或丟幀現(xiàn)象。計算機再對磁盤陣列中保存的裂縫圖像數(shù)據(jù)進行圖像識別分析處理。
[0010]所述車載CCD相機用編碼器的同步脈沖信號，來作為相機外部觸發(fā)信號，使每次拍攝的圖片包含位置信息，便于后期圖像處理中的圖片拼接處理。
[0011]所述裂縫圖像通過網(wǎng)口或者CameraLink接口實時傳輸?shù)剿鰣D像采集卡。
[0012]所述車載(XD相機為工業(yè)面陣(XD相機。
[0013]考慮到系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境在隧道內(nèi)，照明條件非常差，以及CCD相機的低光敏性，因此，本發(fā)明還涉及到照明系統(tǒng)，在所述車載CCD相機掃描前，開啟照明系統(tǒng)照射CCD相機的掃描區(qū)域。[0014]所述照明系統(tǒng)采用大功率的LED光源作為照明裝置，光源具備高頻穩(wěn)定的特性。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016](I)本發(fā)明的隧道裂縫檢測方法，通過不同的車載平臺，不僅可以適用于公路隧道，還可以適用于鐵路隧道，故適用面廣。
[0017](2)本發(fā)明適用于在速度為60km/h以上車載平臺上進行檢測，并得到理想的檢測結(jié)果。因此采用本發(fā)明的檢測方法進行檢測，不會干擾隧道內(nèi)的正常交通；
[0018](3)本發(fā)明采用全自動化數(shù)據(jù)采集、處理，不需要人為干預(yù)，識別、測量速度快，精度高、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。
[0020]圖1為現(xiàn)有的襯砌裂縫檢測結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明所涉及的裂縫檢測系統(tǒng)的一種【具體實施方式】的構(gòu)成圖。
[0022]圖3為本發(fā)明所涉裂縫檢測系統(tǒng)的一種照明掃描裝置的一種狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖4為圖3所示照明掃描裝置的另一種狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖5為圖3所示照明掃描裝置的主視圖。
[0025]圖6為圖3所示照明掃描裝置的后向立體圖。
[0026]圖7為圖5所示照明掃描裝置及其局部放大圖。
[0027]圖8為CXD相機調(diào)節(jié)局部圖。
[0028]圖9為《公路隧道設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的雙車道隧道三圓復(fù)合斷面幾何尺寸圖。
[0029]圖10為本發(fā)明的圖像采集示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖2所示，為實現(xiàn)本發(fā)明所描述的測量方法，本發(fā)明涉及的裂縫檢測系統(tǒng)。包括照明系統(tǒng)、CCD相機、編碼器、圖像采集卡、磁盤陣列、計算機和電源系統(tǒng)。
[0031]照明系統(tǒng)對隧道表面照射，對車載CXD相機提供光源。車載CXD相機對隧道表面進行掃描獲取裂縫圖像，通過網(wǎng)口或者CameraLink接口傳輸給網(wǎng)口采集卡或圖像采集卡，然后通過數(shù)據(jù)電纜輸送給磁盤陣列中的硬盤，實時保存。由于采用磁盤陣列，大數(shù)據(jù)量的高分辨率圖像數(shù)據(jù)的存儲不會出現(xiàn)堵塞或丟幀現(xiàn)象。最后采用計算機對圖像進行在線的處理分析，從而得到裂縫信息，包括裂縫的位置、長度、寬度以及形狀。
[0032]車載CXD相機:采用工業(yè)面陣CXD相機。
[0033]照明系統(tǒng):考慮到系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境在隧道內(nèi)，照明條件非常差，考慮到C⑶相機的低光敏性，照明系統(tǒng)應(yīng)該采用大功率的照明裝置，同時光源還要具備高頻穩(wěn)定的特性。最終選定LED光源。
[0034]編碼器:由于檢測系統(tǒng)是具有一定速度的車載裝置，為了后期圖片的拼接，必須保證每次拍攝的圖片包含位置信息，故采用編碼器的同步脈沖信號，來作為相機外部觸發(fā)信號，且觸發(fā)頻率可根據(jù)需求通過上位機軟件進行設(shè)置。
[0035]以小車作為設(shè)備承載平臺，在實際應(yīng)用中，可以選取小型轎車作為載車平臺。
[0036]如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示為本發(fā)明所涉裂縫檢測系統(tǒng)的一種照明掃描裝置，包括測量小車、3臺面陣CXD相機和6個LED照明燈。在實際應(yīng)用過程中，可根據(jù)應(yīng)用需求，對CCD相機和LED照明燈進行數(shù)量上的擴展，其系統(tǒng)檢測原理不變。
[0037]測量小車上有3個扇葉結(jié)構(gòu)，其中兩個扇葉結(jié)構(gòu)用來安裝LED燈，一個用來安裝相機，扇葉結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)0°?90°翻轉(zhuǎn)，如圖3、圖4所示。扇葉半徑可以在一定范圍內(nèi)伸縮，其作用是粗調(diào)相機和LED燈在隧道橫斷面X方向上的相對位置關(guān)系，以滿足LED燈提供最佳照明位置。
[0038]如圖5、圖6所示，三個扇葉結(jié)構(gòu)在Y方向上也可以調(diào)節(jié)，起作用是粗調(diào)左右兩邊的扇葉，使其LED燈的照明投影能夠達到最大化均勻的效果。
[0039]設(shè)備除了能夠隨同扇葉結(jié)構(gòu)在X，Y兩個方向上，大位移的調(diào)節(jié)，單個LED燈，單個相機在X，Y方向上，也能作細微的調(diào)節(jié)，其作用是滿足相鄰相機之間拍攝視場的物理拼接，滿足LED燈組合照明，形成一條照明度均勻且滿足相機拍攝視場長度和寬度的照明光帶。結(jié)構(gòu)實現(xiàn)如圖7所示。設(shè)備通過圓形卡箍，安裝在扇葉結(jié)構(gòu)的輪轂上，由于輪轂是多個線段拼接而成，所以上下滑動的范圍受到了限制，只能是在所安裝線段的距離內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0040]系統(tǒng)選用面陣相機，面臨著相鄰相機之間視場范圍重疊度的問題，由于隧道內(nèi)壁的不規(guī)則性，以及相機景深的制約，所以相機的安裝方位需要根據(jù)實驗環(huán)境，其拍攝角度能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，如圖8所示。
[0041]根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》可知，隧道斷面幾何尺寸大小是有標準的，圖9為雙車道隧道斷面幾何尺寸圖。
[0042]小車上安裝的三個工業(yè)相機，相鄰相機采集的隧道影像數(shù)據(jù)，有重疊區(qū)域，如圖10所示。由于被拍攝目標物的距離已知，所以選取合適焦距的鏡頭就可以計算得到單個相機拍攝區(qū)域的面積，通過標定就能夠精確計算得到重疊區(qū)域的面積和位置信息。
[0043]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 用車載CCD相機對隧道表面進行掃描獲取裂縫圖像，并將圖像實時傳輸圖像采集卡； 所述圖像采集卡將裂縫圖像數(shù)據(jù)傳輸給計算機； 計算機對圖像數(shù)據(jù)進行圖像識別分析處理，從而得到隧道裂縫信息，包括裂縫的位置、長度、寬度及形狀信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，所述圖像采集卡首先將裂縫圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)電纜傳輸給磁盤陣列，進行實時保存；計算機再對磁盤陣列中保存的裂縫圖像數(shù)據(jù)進行圖像識別分析處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，所述車載CCD相機用編碼器的同步脈沖信號，作為相機外部觸發(fā)信號，使每次拍攝的圖片包含位置信息，圖片位置信息用于后期圖像處理中的圖片拼接處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，還涉及到照明系統(tǒng)，在所述車載CCD相機掃描前，開啟照明系統(tǒng)照射CCD相機的掃描區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，所述車載CCD相機為工業(yè)面陣CXD相機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，所述裂縫圖像通過網(wǎng)口或者CameraLink接口實時傳輸?shù)剿鰣D像采集卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌裂縫快速檢測方法，其特征在于，所述照明系統(tǒng)采用大功率的LED光源。
【文檔編號】G01B11/00GK104019742SQ201410246478
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】李清泉, 曹民, 張志剛, 謝和禮, 章麗萍, 文藝, 李輝, 李慶坤 申請人:武漢武大卓越科技有限責(zé)任公司