[發(fā)明專利]一種地鐵隧道管片滲漏水的遠(yuǎn)距離測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510740773.8
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105547602A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高新聞;俞黎卿;楊正哲;胡珉;周麗
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01M3/04
• 分類號: G01M3/04
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地鐵隧道管片檢測領(lǐng)域，具體涉及一種地鐵隧道管片滲漏水的遠(yuǎn)距離測量方法。

背景技術(shù)

隧道滲漏水現(xiàn)象在運(yùn)營隧道中非常普遍，是一種常見的病害，若不及時對其進(jìn)行修補(bǔ)，將會降低管片結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，并引發(fā)鋼筋和螺栓腐蝕、管片開裂及混凝土剝落等其他病害，會嚴(yán)重危害隧道的運(yùn)營并且可能導(dǎo)致安全事故。

目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的盾構(gòu)隧道滲漏水檢測方法，是安排受過培訓(xùn)的專業(yè)人員對隧道進(jìn)行定期檢測，根據(jù)肉眼觀察結(jié)果進(jìn)行判斷，其工作量大、耗費(fèi)人力和物力多且檢測精度不高。隨著科技的進(jìn)步，無損檢測的方法應(yīng)運(yùn)而生。計算機(jī)高性能處理器、大容量存儲器以及圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，使得基于圖像處理技術(shù)的隧道襯砌表面病害自動檢測技術(shù)成為了可能。但其在隧道病害檢測方面的研究還是比較少而且不成熟。黃永杰等提出了基于數(shù)字圖像自動識別算法的盾構(gòu)隧道滲漏水自動檢測技術(shù)，采用自主研發(fā)的檢測系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場滲漏信息的采集、識別、抓取和處理而完成盾構(gòu)隧道的滲漏水檢測。但是處理對象是近距離拍攝，對于遠(yuǎn)距離的圖像效果并不具有適用性。劉學(xué)增等以隧道襯砌滲漏水面積為檢測目標(biāo)，研究出包括去噪、銳化、分割、修正的一整套數(shù)字圖像處理算法，但研究成果對照片質(zhì)量依賴性較大，針對復(fù)雜的圖像處理效果并不理想。綜上，現(xiàn)有檢測技術(shù)存在照片依賴性大，適用范圍小等問題，研究一種效率高、檢測精確的地鐵隧道管片滲漏水遠(yuǎn)距離檢測算法是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種地鐵隧道管片滲漏水的遠(yuǎn)距離測量方法，從而實(shí)現(xiàn)在昏暗的地鐵隧道環(huán)境下對管片滲漏水的面積的實(shí)時、高效和精確的檢測。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種地鐵隧道管片滲漏水的遠(yuǎn)距離測量方法，具體包括如下步驟：

a.將CCD相機(jī)置于距離地鐵隧道管片6-10米處，正對地鐵隧道管片拍攝圖像；

b.根據(jù)步驟a采集的彩色圖像，將彩色圖像進(jìn)行灰度化處理，灰度化公式如下：

f＝0.3R+0.59G+0.11B

其中，f為圖像的灰度值，R，G，B為真彩圖像每個像素點(diǎn)的3個參數(shù)值；

c.根據(jù)步驟b灰度化后的圖像，通過灰度拉伸來提升圖像中滲漏水與背景的對比度，灰度拉伸公式如下：

上述公式中a，b分別為上下閾值，f’為灰度拉伸后的灰度值；

d.根據(jù)步驟c得到預(yù)處理后的圖像，采用改進(jìn)迭代法對地鐵隧道管片滲漏水圖像進(jìn)行二值分割；

e.根據(jù)步驟d得到的二值圖像，采用基于連通區(qū)域的多級濾波算法處理，具體包括三個部分，分別為基于連通區(qū)域小面積濾波，基于連通區(qū)域的圓形度濾波以及特殊噪聲濾波；

f.對于步驟c得到預(yù)處理后的灰度圖像，對地鐵隧道管片滲漏水圖像進(jìn)行3×2分塊劃分，針對每一塊區(qū)域采用Ostu最大類間方差法圖像分割；

g.經(jīng)過步驟f分塊閾值分割后的圖像，能夠保留管片的邊緣信息，為了提取管片邊緣位置，用Canny算子對其進(jìn)行邊緣檢測，將地鐵隧道管片滲漏水圖像的邊緣全部提取出來，為了有針對的得到管片的邊緣在豎直方向，有如下附加條件公式：

|P1.x-P2.x|≤T_c

其中P1.x和P2.x分別是直線兩端的橫坐標(biāo)，將兩者做差的絕對值小于閾值T_C的直線提取出來；

h.根據(jù)步驟g提取出來的管片邊緣直線，得到邊緣直線間的像素點(diǎn)數(shù)，同時已知管片的寬度，對應(yīng)得到每個像素點(diǎn)的實(shí)際寬度，也算出圖像上每個像素點(diǎn)的實(shí)際面積，進(jìn)一步驗(yàn)證測量精度；

i.根據(jù)步驟e通過多級濾波后得到的滲漏水區(qū)域，由步驟h得到的換算方法直接換算成實(shí)際面積。

所述步驟d中的采用改進(jìn)迭代法對地鐵隧道管片滲漏水圖像進(jìn)行二值分割，具體步驟如下：

1)設(shè)定灰度值偏大區(qū)域自動轉(zhuǎn)化成背景區(qū)域，其閾值為T′_max，最小灰度值為0，令初始閾值為：

T₀＝{T_k|k＝0}

T₀＝(0＋T′_max)/2

2)利用閾值T_k將圖像分成兩組，R₁和R₂，其中

R₁＝{f(x,y)|0≤f(x,y)≤T_k}