[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)隧道襯砌管片接縫張開寬度的測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110131202.6
• 申請(qǐng)日: 2011-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN102297660A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱合華;李曉軍;胡傳鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/14
• 分類號(hào): G01B11/14;G06N3/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種盾構(gòu)隧道襯砌管片接縫張開寬度的測(cè)量方法，其特征在于具體步驟如下：

（1）采用計(jì)算機(jī)視覺工具包HALCON標(biāo)定方法對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲取相機(jī)內(nèi)部參數(shù)；

（2）通過數(shù)碼相機(jī)采集管片接縫的圖像，并通過激光測(cè)距儀測(cè)定拍攝距離；

（3）將采集到得圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，在轉(zhuǎn)化后的灰度圖像上選擇需測(cè)量的感興趣區(qū)域；

（4）選擇合適的濾波參數(shù)，采用Gauss濾波器對(duì)步驟（3）中選中的ROI區(qū)域圖像進(jìn)行平滑；

（5）確定平滑后圖像的最大閾值和最小閾值，進(jìn)行Canny滯后閾值分割得到圖像中包括管片接縫邊緣在內(nèi)的亞像素線性特征；

（6）從步驟（5）中所得的亞像素線性特征中篩選出所需的亞像素管片接縫邊緣圖像：對(duì)于干擾較小的簡(jiǎn)單圖像，直接根據(jù)接縫邊緣圖像呈直線且貫穿ROI區(qū)域這一特點(diǎn)來獲得目標(biāo)接縫邊緣圖像；對(duì)于干擾較大的復(fù)雜圖像，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法識(shí)別；

（7）根據(jù)步驟（6）中所得的兩條亞像素管片接縫邊緣圖像，采用法向垂直最小距離法分別計(jì)算最大寬度及平均寬度；

（8）根據(jù)預(yù)先確定相機(jī)內(nèi)參確定像素尺寸與實(shí)際尺寸之間的換算比例，并計(jì)算得到管片接縫的實(shí)際寬度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道襯砌管片接縫張開寬度的測(cè)量方法，其特征在于，步驟（1）的操作方法如下：

①選取大小合適的Halcon特制標(biāo)定板；

②將準(zhǔn)備好的標(biāo)定板張貼到有一定剛度的平板上，保證表面平滑；

③拍攝10~20張標(biāo)定板的圖像；?

④用Halcon標(biāo)定程序?qū)λ杉臉?biāo)定板圖像進(jìn)行處理，獲取相機(jī)內(nèi)參。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道襯砌管片接縫張開寬度的測(cè)量方法，其特征在于，步驟（3）的操作方法如下：

①?根據(jù)下式將整幅彩色圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖：

其中：為彩色圖像中第個(gè)像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的灰度值，為彩色圖像中第個(gè)像素點(diǎn)紅色通道的值；為彩色圖像中第個(gè)像素點(diǎn)綠色通道的值；為彩色圖像中第個(gè)像素點(diǎn)藍(lán)色通道的值；

②計(jì)算出每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值后即可生成彩色圖像對(duì)應(yīng)的灰度圖；

③采用圓形窗口來選擇相應(yīng)的ROI區(qū)域，盡量是目標(biāo)接縫位于ROI區(qū)域中央。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道襯砌管片接縫張開寬度的測(cè)量方法，其特征在于，步驟（4）的操作方法如下：

根據(jù)下述二維高斯濾波函數(shù)對(duì)ROI區(qū)域進(jìn)行平滑：

將上式分別對(duì)，求偏導(dǎo)，得到兩個(gè)一維濾波器，

其中：?為像素點(diǎn)坐標(biāo)，為高斯濾波器的空間尺度系數(shù)，控制圖像的平滑程度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道襯砌管片接縫張開寬度的測(cè)量方法，其特征在于，步驟（5）的操作方法如下：

①根據(jù)下式計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值和梯度方向：

其中:?為像素的梯度幅值，為像素的梯度方向，，為（41）中求得的一維高斯濾波器，為圖像灰度值，此處*代表卷積運(yùn)算；

②對(duì)ROI區(qū)域進(jìn)行非最大抑制處理：對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)，以該點(diǎn)為中心，在八鄰域范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)梯度方向上與其相鄰兩個(gè)像素點(diǎn)的梯度值做比較，若該點(diǎn)梯度值為最大，則為可能的邊緣點(diǎn)；梯度值保留，否則將該點(diǎn)梯度值設(shè)為零；

③根據(jù)圖像的拍攝質(zhì)量和噪聲程度確定canny邊緣檢測(cè)的上下閾值，，一般≈2；

④利用上下閾值尋找邊緣點(diǎn)：將所有梯度幅值>的點(diǎn)作為安全邊緣點(diǎn)接受，<的點(diǎn)作為非邊緣點(diǎn)排除；對(duì)于>>的點(diǎn)，作為潛在邊緣點(diǎn)保留，針對(duì)這些潛在邊緣點(diǎn)，只有當(dāng)該點(diǎn)沿著某一最短路徑與安全邊緣點(diǎn)相連時(shí)，才被接受為安全邊緣點(diǎn)。