一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種安全、便捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法。它包括三部份內(nèi)容：盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造、檢測(cè)影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算、空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)；其中：精密三維模型構(gòu)造包括構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架和三維模型精細(xì)化處理兩個(gè)步驟，檢測(cè)影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算包括相機(jī)標(biāo)定、圖像采集和姿態(tài)解算三個(gè)步驟，空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)包括圖像處理、定向操作和刀具磨損定量檢測(cè)三個(gè)步驟。本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了刀具虛擬可視化集成顯示和磨損情況的數(shù)字化評(píng)估，避免刀具損壞后未及時(shí)更換而造成大面積的損傷或不必要開艙檢查及更換刀具，延長的刀具的使用壽命，從而降低工程安全風(fēng)險(xiǎn)，降低工程造價(jià)，縮短工程周期。
【專利說明】一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及盾構(gòu)機(jī)刀具磨損檢測(cè)相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種用于隧道盾構(gòu)施工 中盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 盾構(gòu)法是暗挖施工中的一種全機(jī)械化施工方法。盾構(gòu)機(jī)作為一種集機(jī)、電、液技術(shù) 為一體的大型設(shè)備，其刀具更換必須為帶壓作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)大、費(fèi)用高昂、作業(yè)工期長?，F(xiàn)有 的檢測(cè)方法包括開艙檢查、刀具磨損感應(yīng)裝置、異味添加劑、掘進(jìn)參數(shù)分析等，其中開艙檢 查的方法存在很高的風(fēng)險(xiǎn)，刀具磨損感應(yīng)裝置檢測(cè)不全面，異味添加劑在泥水式盾構(gòu)中效 果不佳，掘進(jìn)參數(shù)分析方法不夠精準(zhǔn)。這些方法在一定程度上滿足了生產(chǎn)控制需求，但還存 在諸多工程問題。如能安全、便捷、經(jīng)濟(jì)、可靠地分析刀盤磨損情況，為換刀提供科學(xué)指導(dǎo)， 無疑會(huì)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003] 當(dāng)今基于攝影測(cè)量的監(jiān)控技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)和實(shí)踐活動(dòng)中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用， 與其它測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)相比較，影像檢測(cè)最能符合人們的直接視覺感受，使用上的便捷性 優(yōu)勢(shì)突出。
[0004] 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用首次由Linkwitz (1963)，Rengers (1967)等 人在上世紀(jì)60年代提出，為工程應(yīng)用研究提出一個(gè)嶄新的思路。近年來基于電子技術(shù)的迅 猛發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在土木工程，特別是巖土工程和結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的應(yīng)用也取得很 大進(jìn)展。
[0005] 德國航空航天局研究中心已成功開發(fā)了 ESPI(2000)、ARGUS(2004)、AT0S(2008) 等諸多基于光學(xué)圖像的檢測(cè)分析系統(tǒng)。目前在結(jié)構(gòu)物表面細(xì)微裂縫的超高精度識(shí)別，大尺 寸結(jié)構(gòu)物的高精度數(shù)值化建模，以及振動(dòng)分析中得到廣泛應(yīng)用。奧地利的3G Software & Measurement GmbH公司、德國的Gom公司、日本的北九州檢測(cè)檢查公司等，開發(fā)了諸多工程 領(lǐng)域的攝影測(cè)量技術(shù)。
[0006] 由于水對(duì)光的散射和與吸收、水壓、能見度等因素，水下光電成像系統(tǒng)與陸地使用 的光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)大為不同。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，水下攝像技術(shù)已日趨成熟，日本Moritox公 司、法國ECA公司、美國洛克西德公司都研制成功了水下攝像系統(tǒng)。在國內(nèi)，中國科學(xué)院西 安光機(jī)所也研制成功了水下電視系統(tǒng)。沈凌敏對(duì)水下攝像技術(shù)進(jìn)行了較深入的研究，并從 水中成像的光學(xué)特性、輔助照明系統(tǒng)、水下目標(biāo)圖像提取技術(shù)等方面進(jìn)行了闡述。
[0007] 結(jié)合泥水盾構(gòu)機(jī)隧道施工的工程特點(diǎn)，克服密封艙內(nèi)無光源、高水壓、高侵蝕性、 泥水混合復(fù)雜介質(zhì)等不利條件，將攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于隧道盾構(gòu)施工中刀具的可視化檢 測(cè)，并實(shí)現(xiàn)定量分析是一項(xiàng)可行的具有重要意義的創(chuàng)新。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種安全、便捷、經(jīng)濟(jì)、可 靠的盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0010] 一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，通過攝像裝置進(jìn)行拍照成 像，然后對(duì)所得圖像進(jìn)行分析處理，再與刀具原始三維模型進(jìn)行對(duì)比，得出刀具磨損情況， 以便對(duì)需要更換的刀具進(jìn)行及時(shí)處理，具體操作步驟如下：
[0011] (4)盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造，其中：盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造依次包括構(gòu) 建盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架和三維模型精細(xì)化處理兩個(gè)步驟；
[0012] (5)檢測(cè)影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算，包括相機(jī)標(biāo)定、圖像采集和姿態(tài)解算三個(gè)步驟；其 中，對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)的攝像裝置，通過標(biāo)定首先確定其內(nèi)參數(shù)和畸變參數(shù)，再對(duì)采集的原始影 像進(jìn)行畸變校正，恢復(fù)攝影時(shí)刻的光線約束關(guān)系，最后對(duì)攝像裝置姿態(tài)和攝像裝置在世界 坐標(biāo)系中的位置進(jìn)行解算；
[0013] (6)空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)，包括圖像處理、定向操作和刀具磨損定量檢測(cè)三個(gè)步驟， 是基于OpenSceneGrapWOSG)技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維可視化平臺(tái)開發(fā)，測(cè)量后的影像要素以0SG圖 像對(duì)象的形式顯示在三維平臺(tái)中，并對(duì)磨損信息進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)，生成并輸出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖表。
[0014] 本發(fā)明采用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，利用經(jīng)過三維控制場(chǎng)標(biāo)定的攝像裝置采集盾構(gòu)施 工中刀具的影像數(shù)據(jù)，通過與盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的定向操作，借助三維可視化平臺(tái)和影 像分析對(duì)刀具的磨損情況進(jìn)行定量檢測(cè)，該方法實(shí)現(xiàn)了刀具虛擬可視化集成顯示和磨損情 況的數(shù)字化評(píng)估，是隧道盾構(gòu)施工中刀具磨損的安全、便捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的檢測(cè)方法，具有重 要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益及重大的工程意義。
[0015] 作為優(yōu)選，在步驟（1)中，構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架是利用廠方提供的CAD工 程圖紙，在3dmax三維模型制作平臺(tái)下，完成基于工程圖紙的初始三維模型的制作，模型制 作采用構(gòu)造立體幾何法（CSG)的模型構(gòu)造方式，完成各個(gè)確定部件和盾構(gòu)機(jī)刀盤骨架的搭 建，然后進(jìn)行組裝操作。
[0016] 作為優(yōu)選，在步驟（1)中，三維模型精細(xì)化處理是，采用三維激光掃描儀，對(duì)完成 組裝調(diào)試的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全方位的掃描，點(diǎn)云掃描完成后，需要對(duì)不同站的點(diǎn)云進(jìn)行濾波、拼 接、分割、特征提取等操作，使不同站采集的點(diǎn)云歸一化到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，并通過點(diǎn)云旋 轉(zhuǎn)、平移，使其與模型坐標(biāo)系得到統(tǒng)一，進(jìn)而提取點(diǎn)云中的特征參數(shù)值，最后借助點(diǎn)云導(dǎo)入 插件，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模軟件之中，對(duì)初始三維模型進(jìn)行修改和構(gòu)建，完成精密三維模 型的構(gòu)建工作。
[0017] 作為優(yōu)選，在步驟（2)中，相機(jī)標(biāo)定是攝影測(cè)量工作全過程的重要組成部分，可以 通過對(duì)攝取的影像進(jìn)行畸變校正，消除由相機(jī)鏡頭畸變產(chǎn)生的像點(diǎn)坐標(biāo)誤差；具體為，在四 個(gè)設(shè)站對(duì)室內(nèi)高精度三維控制場(chǎng)進(jìn)行攝影，使用直接線性算法（DLT)求解中心構(gòu)想方程求 得內(nèi)參數(shù)矩陣K，再以求得的參數(shù)為初始值，考慮畸變因素，采用最小二乘法求解畸變參數(shù) kc。
[0018] 作為優(yōu)選，在步驟（2)中，對(duì)于圖像采集是，將攝像裝置固定到推進(jìn)裝置的前端， 推進(jìn)裝置通過法蘭與球閥對(duì)接，將攝像裝置推送到盾構(gòu)機(jī)氣泡艙室前壁外，對(duì)施工中盾構(gòu) 機(jī)刀具拍攝影像。
[0019] 作為優(yōu)選，在步驟（2)中，對(duì)于姿態(tài)解算是，采用P4P算法和單像空間后方交 會(huì)（Resection)的聯(lián)合定向解算方案，實(shí)現(xiàn)精密姿態(tài)解算；其中，P4P算法是基于任意 2D點(diǎn)的可視角度和對(duì)應(yīng)3D點(diǎn)的角度一樣，所實(shí)現(xiàn)的單像線性算法；單像空間后方交會(huì) (Resection)，是以單張相片為基礎(chǔ)，利用至少三個(gè)已知控制點(diǎn)坐標(biāo)和三個(gè)影像坐標(biāo)，根據(jù) 共線方程求解外方位元素的方法。
[0020] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，圖像處理的目標(biāo)是從目標(biāo)影像中提取出磨損后的邊緣 信息，需要對(duì)圖像依次進(jìn)行銳化、直方圖均衡、閾值分割和Canny邊緣檢測(cè)；其中，銳化處理 的目標(biāo)是突出圖像中的某些細(xì)節(jié)或者增強(qiáng)被模糊了的特征；直方圖均衡對(duì)圖像變換后，使 所有灰度層上的像素分布概率密度為1 ;閾值分割利用邊緣存在的灰度等級(jí)的躍遷，來優(yōu) 化邊緣信息提取效果；Canny邊緣檢測(cè)利用二維高斯函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行平滑，再計(jì)算函數(shù)梯 度的幅值和方向，以非極大值抑制排除非邊緣像素，最后根據(jù)滯后閾值確定刀具邊緣。
[0021] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，定向操作是，在模型和圖像上提取明顯的特征點(diǎn)或特征 線，用他們作為轉(zhuǎn)化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，采用P4P定向算法來實(shí)現(xiàn)大角度的定向操作，以解決一般 算法的不收斂問題，在模型和圖像上分別選取同名點(diǎn)，存入模型和圖像坐標(biāo)文件，然后一次 性讀取這些文件，計(jì)算定向參數(shù)。
[0022] 作為優(yōu)選，在步驟（3)中，刀具磨損定量檢測(cè)是，在定向操作完成以后，獲取了由 模型到圖像的投影參數(shù)或矩陣，將模型上的刀盤的邊緣投影到圖像上，與圖像上的刀盤邊 緣進(jìn)行對(duì)比，就可以獲取磨損信息。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：以安全、便捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法檢測(cè)刀具的磨損程度，避免 刀具損壞后未及時(shí)更換而造成大面積的損傷或不必要開艙檢查及更換刀具，延長的刀具的 使用壽命，從而降低工程安全風(fēng)險(xiǎn)，降低工程造價(jià)，縮短工程周期；實(shí)現(xiàn)了刀具虛擬可視化 集成顯示和磨損情況的數(shù)字化評(píng)估，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益及重大的工程意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0026] 如圖1所示，一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，具體包括三部 份內(nèi)容：盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造、檢測(cè)影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算、空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)。其中： 精密三維模型構(gòu)造包括構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架和三維模型精細(xì)化處理兩個(gè)步驟，檢測(cè) 影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算包括相機(jī)標(biāo)定、圖像采集和姿態(tài)解算三個(gè)步驟，空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)包 括圖像處理、定向操作和刀具磨損定量檢測(cè)三個(gè)步驟。
[0027] 具體操作步驟如下：
[0028] 一、盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造
[0029] 1. 1構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架
[0030] 利用廠方提供的CAD工程圖紙，在3dmax三維模型制作平臺(tái)下，完成基于工程圖紙 的初始三維模型的制作。模型制作采用構(gòu)造立體幾何法（CSG)的模型構(gòu)造方式。獨(dú)立制作 單刃滾刀、雙刃滾刀、主刀、先行刀、仿形刀、中央刀具、推出滾刀、和盾構(gòu)機(jī)的刀盤骨架，然 后將它們進(jìn)行組裝即可完成建模的初步效果。
[0031] 1. 2三維模型精細(xì)化處理
[0032] 由于CAD設(shè)計(jì)圖紙并非完全準(zhǔn)確而全面，而且制造過程中有些部分的切削、焊接 和鉚接并沒有嚴(yán)格規(guī)定，因此盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架與組裝完成的盾構(gòu)機(jī)實(shí)體之間還有較 大差異。所以必須對(duì)盾構(gòu)機(jī)實(shí)體部件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，用實(shí)體信息進(jìn)行現(xiàn)有模型的調(diào)整和完 善。在盾構(gòu)機(jī)組裝完成后，需采用三維激光掃描儀，對(duì)完成組裝調(diào)試的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全方位的 掃描。
[0033] 點(diǎn)云掃描完成后，需要對(duì)不同站的點(diǎn)云進(jìn)行濾波、拼接、分割、特征提取等操作，使 不同站采集的點(diǎn)云歸一化到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，并通過點(diǎn)云旋轉(zhuǎn)、平移，使其與模型坐標(biāo)系得 到統(tǒng)一，進(jìn)而提取點(diǎn)云中的特征參數(shù)值。最后借助點(diǎn)云導(dǎo)入插件，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模軟 件之中，對(duì)初始三維模型進(jìn)行修改和構(gòu)建，完成精密三維模型的構(gòu)建工作。
[0034] 二、檢測(cè)影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算
[0035] 2. 1相機(jī)標(biāo)定
[0036] 在四個(gè)設(shè)站對(duì)室內(nèi)高精度三維控制場(chǎng)進(jìn)行攝影，用結(jié)構(gòu)已知、高精度加工的標(biāo)定 尺作為空間參照物，使用直接線性算法（DLT)求解中心構(gòu)想方程求得內(nèi)參數(shù)矩陣K。以求得 的參數(shù)為初始值，考慮徑向畸變和切向畸變，采用最小二乘法求解畸變參數(shù)k。。
[0037] 圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征是，通過攝像裝置進(jìn)行 拍照成像，然后對(duì)所得圖像進(jìn)行分析處理，再與刀具原始三維模型進(jìn)行對(duì)比，得出刀具磨損 情況，以便對(duì)需要更換的刀具進(jìn)行及時(shí)處理，具體操作步驟如下： (1) 盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造，其中：盾構(gòu)機(jī)精密三維模型的構(gòu)造依次包括構(gòu)建盾 構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架和三維模型精細(xì)化處理兩個(gè)步驟； (2) 檢測(cè)影像數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算，包括相機(jī)標(biāo)定、圖像采集和姿態(tài)解算三個(gè)步驟；其中， 對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)的攝像裝置，通過標(biāo)定首先確定其內(nèi)參數(shù)和畸變參數(shù)，再對(duì)采集的原始影像 進(jìn)行畸變校正，恢復(fù)攝影時(shí)刻的光線約束關(guān)系，最后對(duì)攝像裝置姿態(tài)和攝像裝置在世界坐 標(biāo)系中的位置進(jìn)行解算； (3) 空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)，包括圖像處理、定向操作和刀具磨損定量檢測(cè)三個(gè)步驟，是基 于OpenSceneGraph^SG)技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維可視化平臺(tái)開發(fā)，測(cè)量后的影像要素以O(shè)SG圖像對(duì) 象的形式顯示在三維平臺(tái)中，并對(duì)磨損信息進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)，生成并輸出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖表。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征 是，在步驟（1)中，構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)模型的基礎(chǔ)框架是利用廠方提供的CAD工程圖紙，在3dmax 三維模型制作平臺(tái)下，完成基于工程圖紙的初始三維模型的制作，模型制作采用構(gòu)造立體 幾何法（CSG)的模型構(gòu)造方式，完成各個(gè)確定部件和盾構(gòu)機(jī)刀盤骨架的搭建，然后進(jìn)行組 裝操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其 特征是，在步驟（1)中，三維模型精細(xì)化處理是，采用三維激光掃描儀，對(duì)完成組裝調(diào)試的 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全方位的掃描，點(diǎn)云掃描完成后，需要對(duì)不同站的點(diǎn)云進(jìn)行濾波、拼接、分割、特 征提取等操作，使不同站采集的點(diǎn)云歸一化到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，并通過點(diǎn)云旋轉(zhuǎn)、平移，使 其與模型坐標(biāo)系得到統(tǒng)一，進(jìn)而提取點(diǎn)云中的特征參數(shù)值，最后借助點(diǎn)云導(dǎo)入插件，將點(diǎn)云 數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模軟件之中，對(duì)初始三維模型進(jìn)行修改和構(gòu)建，完成精密三維模型的構(gòu)建工 作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征 是，在步驟（2)中，相機(jī)標(biāo)定是攝影測(cè)量工作全過程的重要組成部分，可以通過對(duì)攝取的影 像進(jìn)行畸變校正，消除由相機(jī)鏡頭畸變產(chǎn)生的像點(diǎn)坐標(biāo)誤差；具體為，在四個(gè)設(shè)站對(duì)室內(nèi)高 精度三維控制場(chǎng)進(jìn)行攝影，使用直接線性算法（DLT)求解中心構(gòu)想方程求得內(nèi)參數(shù)矩陣K， 再以求得的參數(shù)為初始值，考慮畸變因素，采用最小二乘法求解畸變參數(shù)k。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征 是，在步驟（2)中，對(duì)于圖像采集是，將攝像裝置固定到推進(jìn)裝置的前端，推進(jìn)裝置通過法 蘭與球閥對(duì)接，將攝像裝置推送到盾構(gòu)機(jī)氣泡艙室前壁外，對(duì)施工中盾構(gòu)機(jī)刀具拍攝影像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分 析方法，其特征是，在步驟⑵中，對(duì)于姿態(tài)解算是，采用P4P算法和單像空間后方交 會(huì)（Resection)的聯(lián)合定向解算方案，實(shí)現(xiàn)精密姿態(tài)解算；其中，P4P算法是基于任意 2D點(diǎn)的可視角度和對(duì)應(yīng)3D點(diǎn)的角度一樣，所實(shí)現(xiàn)的單像線性算法；單像空間后方交會(huì) (Resection)，是以單張相片為基礎(chǔ)，利用至少三個(gè)已知控制點(diǎn)坐標(biāo)和三個(gè)影像坐標(biāo)，根據(jù) 共線方程求解外方位元素的方法。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征 是，在步驟（3)中，圖像處理的目標(biāo)是從目標(biāo)影像中提取出磨損后的邊緣信息，需要對(duì)圖像 依次進(jìn)行銳化、直方圖均衡、閾值分割和Canny邊緣檢測(cè)；其中，銳化處理的目標(biāo)是突出圖 像中的某些細(xì)節(jié)或者增強(qiáng)被模糊了的特征；直方圖均衡對(duì)圖像變換后，使所有灰度層上的 像素分布概率密度為1 ;閾值分割利用邊緣存在的灰度等級(jí)的躍遷，來優(yōu)化邊緣信息提取 效果；Canny邊緣檢測(cè)利用二維高斯函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行平滑，再計(jì)算函數(shù)梯度的幅值和方向， 以非極大值抑制排除非邊緣像素，最后根據(jù)滯后閾值確定刀具邊緣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征 是，在步驟（3)中，定向操作是，在模型和圖像上提取明顯的特征點(diǎn)或特征線，用他們作為 轉(zhuǎn)化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，采用P4P定向算法來實(shí)現(xiàn)大角度的定向操作，以解決一般算法的不收斂 問題，在模型和圖像上分別選取同名點(diǎn)，存入模型和圖像坐標(biāo)文件，然后一次性讀取這些文 件，計(jì)算定向參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的可視化定量標(biāo)定及分析方法，其特征 是，在步驟（3)中，刀具磨損定量檢測(cè)是，在定向操作完成以后，獲取了由模型到圖像的投 影參數(shù)或矩陣，將模型上的刀盤的邊緣投影到圖像上，與圖像上的刀盤邊緣進(jìn)行對(duì)比，就可 以獲取磨損信息。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104156536SQ201410408942
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】石振明, 石新棟, 周駿, 張英明, 吳全立, 姚占虎, 趙小鵬, 張亞果, 王善高, 管圣功, 陳方偉, 俞松波 申請(qǐng)人:中交隧道工程局有限公司, 同濟(jì)大學(xué)