[發明專利]一種基于機器視覺的隧道病害快速調查系統及調查方法

有效

• 申請號: 201110281700.9
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102435173A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 葉英;楊新銳;張智明
• 申請（專利權）人: 北京市市政工程研究院
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;白云

1.一種基于機器視覺技術的隧道病害快速調查系統，其特征在于，裝置于一調查承載車（5）上，包括：

機器視覺子系統，用于利用CCD攝像機對待調查對象－隧道表面進行采像，獲取待調查對象的圖像數據后傳輸至數據處理子系統；

激光測距子系統，用于通過激光測距方法測量機器視覺子系統采集的圖像的成像距離；

光電測速子系統，用于運用光電測速方法對調查承載車的行駛速度進行非接觸式測量，提供采集圖像在隧道中的對應坐標；

控制子系統，用于控制激光測距子系統、光電測速子系統，接收并將激光測距子系統、光電測速子系統獲得的測量數據傳輸至數據處理子系統，同時觸發機器視覺子系統采集圖像傳輸至數據處理子系統；

數據處理子系統，用于調用控制子系統傳來的測量數據對機器視覺子系統獲取的圖像進行處理，進行災害快速識別統計；

電源子系統，用于統一為上述各個子系統提供工作所需穩定電壓。

2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺技術的隧道病害快速調查系統，其特征是在于，所述機器視覺子系統包括光學鏡頭、CCD面陣攝像機以及為所述CCD面陣攝像機成像提供光源的照明燈，還包括：

圖像采集模塊，用于將所述CCD面陣攝像機采集的圖像信號轉換為數字信號輸入到計算機進行處理；

圖像數據存儲與傳輸模塊，用于存儲計算機處理的圖像，并將圖像數據傳輸到數據處理子系統。

3.根據權利要求2所述的一種基于機器視覺技術的隧道病害快速調查系統，其特征是在于，所述調查承載車（5）包括輪子和圓弧形車體，圓弧形車體外表面分布有機器視覺子系統（2）、激光測距子系統（3）以及光電測速子系統（4），機器視覺子系統中包括亮度固定的照明燈（1），圓弧形車體內置有控制子系統、數據處理子系統和電源子系統。

4.根據權利要求3所述的一種基于機器視覺技術的隧道病害快速調查系統，其特征是在于，所述光電測速子系統（4）安裝在調查承載車（5）的圓弧形車體下方、與地面相對的位置處；所述照明燈（1）、機器視覺子系統（2）、激光測距子系統（3）每三個組成一組，在調查承載車（5）的圓弧形車體表面的各個方向均勻分布。

5.一種應用權利要求1－4任意一項所述基于機器視覺技術的隧道病害快速調查系統的調查方法，其特征是在于步驟流程如下：

（1）、確定采集區域：采集區域確定后，將調查承載車放置于采集區域所在的隧道內道路中央，并在開始檢測時使其沿道路中心線勻速前進；

（2）、信息采集：由控制子系統向激光測距子系統下發測距指令并接收測距數據上傳至數據處理子系統，并控制光電測速子系統測速，將通過測速而獲得采集的圖像的坐標定位數據進行格式轉換后打包上傳至數據處理子系統；同時產生觸發信號，觸發機器視覺子系統的CCD面陣攝像機采集圖像上傳到數據處理子系統；

（3）、數據儲存：數據處理子系統將傳來的采集的上述測距數據、定位數據及圖像數據進行儲存；

（4）、數據分析：數據處理子系統調用儲存的所述采集的測距、定位數據按預設程序對采集的圖像進行處理，進行災害快速識別、判斷及統計；

（5）、人工分析：即由分析人員介入分析，剔除統計中的錯誤結果，并將最終結果進行統計、歸類和存檔。

6.根據權利要求5所述的一種基于機器視覺技術的隧道病害快速調查方法，其特征是在于所述（4）中數據處理子系統調用儲存的所述采集的測距、定位數據對采集的圖像進行處理，進行災害快速識別、分析判斷及統計的方法如下：

首先，數據處理子系統調用儲存的測距數據、定位數據和圖像數據進行分析，對圖像進行展開、拼接處理；

其次，對隧道襯徹結構圖像進行分析識別、判斷及統計，獲得隧道裂縫、變形和滲漏水處位置、長度、寬度、面積以及襯砌侵限信息；

再次，由分析人員介入對所獲取的上述統計信息進行人工分析，剔除所獲取信息中的錯誤結果，以增強可靠性；

最后，由數據處理子系統將最終得到的分析結果進行統計、歸類和存檔。

7.根據權利要求6所述的一種基于機器視覺技術的隧道病害快速調查方法，其特征是在于：所述對隧道襯徹結構圖像進行分析識別方法包括運用灰度級校正、二值化處理、二值圖像處理和圖像測量方法。