[發明專利]一種隧道監測方法及裝置

有效

• 申請號: 201811255515.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109373921B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 汪俊;龔小溪;易程;劉樹亞
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 張佩璇

1.一種隧道監測方法，其特征在于，包括：

采集隧道的原始斷面點云數據；

根據所述采集到的原始斷面點云數據，通過進行點云拼接操作生成隧道整體點云模型，通過反射率影像生成操作生成隧道管壁展開圖；

對所述隧道管壁展開圖進行二值化處理得到二值圖像，對所述二值圖像使用霍夫變換進行參數映射，并提取所述二值圖像在預設角度范圍內的直線段；

根據所述直線段提取所述隧道管壁展開圖中的單個管片圖像，并從所述單個管片圖像中分別提取封頂塊子圖像及兩側連接塊子圖像；

利用所述封頂塊子圖像、兩側連接塊子圖像和所述單個管片圖像的像素位置確定對應隧道點云的位置，將所述隧道整體點云模型分割為點云小塊模型；

根據所述點云小塊模型擬合平面，根據所述擬合平面之間的距離計算錯臺高度，根據所述錯臺高度確定所述隧道的管片形變情況。

2.根據權利要求1所述的一種隧道監測方法，其特征在于，所述采集隧道的原始斷面點云數據采用掃描儀實現，具體包括：根據預先設定監測精度，確定移動平臺的移動速度和掃描儀的掃描參數；利用標定位對所述掃描儀進行標定；移動所述移動平臺時，所述掃描儀進行掃描以采集所述原始斷面點云數據。

3.根據權利要求1所述的一種隧道監測方法，其特征在于，根據所述采集到的原始斷面點云數據，分別進行點云拼接操作及反射率影像生成操作，生成隧道整體點云模型和隧道管壁展開圖，包括：拼接完整的隧道點云，利用反射率數據生成隧道管壁的展開圖像。

4.根據權利要求1所述的一種隧道監測方法，其特征在于，根據所述直線段提取所述隧道管壁展開圖中的單個管片圖像，包括：利用先驗信息去除多余直線段，提取所述隧道管壁展開圖中的單個管片圖像。

5.根據權利要求4所述的一種隧道監測方法，其特征在于，所述先驗信息包括：管片的設計寬度及管縫平均寬度。

6.根據權利要求1所述的一種隧道監測方法，其特征在于，所述方法還包括：從所述單個管片圖像中提取標準塊子圖像。

7.根據權利要求1或6所述的一種隧道監測方法，其特征在于，所述從單個管片圖像中分別提取封頂塊子圖像及兩側連接塊子圖像，包括：

采用一個函數來將單個管片圖像中的封頂塊邊緣與封頂塊設計模板進行匹配，以確定所述隧道展開圖像中封頂塊的位置，提取該位置處的封頂塊子圖像；

根據封頂塊的位置及管片對稱性，確定兩側連接塊的位置及標準塊的位置，根據所述兩側連接塊的位置提取該位置處的兩側連接塊子圖像，根據所述標準塊的位置提取該位置處的標準塊子圖像。

8.根據權利要求1所述的一種隧道監測方法，其特征在于，所述點云小塊模型包括：單個管片的點云模型及單個連接塊小塊的點云模型。

9.根據權利要求8所述的一種隧道監測方法，其特征在于，所述利用所述封頂塊子圖像、兩側連接塊子圖像和所述單個管片圖像的像素位置確定對應隧道點云的位置，將所述隧道整體點云模型分割為點云小塊模型，包括：利用所述封頂塊子圖像、兩側連接塊子圖像將所述隧道整體點云模型分割為單個連接小塊的點云模型，根據所述單個管片圖像的像素位置將所述隧道整體點云模型分割為單個管片的點云模型。

10.一種隧道監測裝置，其特征在于，包括：采集模塊、數據拼接模塊、直線及邊緣檢測模塊、管片和連接塊確定模塊、點云分割模塊和監測分析模塊；

所述采集模塊，用于采集隧道的原始斷面點云數據；

所述數據拼接模塊，用于根據所述采集到的原始斷面點云數據，通過進行點云拼接操作生成隧道整體點云模型，通過反射率影像生成操作生成隧道管壁展開圖；

所述直線及邊緣檢測模塊，用于對所述隧道管壁展開圖進行二值化處理得到二值圖像，對所述二值圖像使用霍夫變換進行參數映射，并提取所述二值圖像在預設角度范圍內的直線段；

所述管片和連接塊確定模塊，用于根據所述直線段提取所述隧道管壁展開圖中的單個管片圖像，并從所述單個管片圖像中分別提取封頂塊子圖像及兩側連接塊子圖像；

所述點云分割模塊，用于利用所述封頂塊子圖像、兩側連接子圖像和所述單個管片圖像的像素位置確定對應隧道點云的位置，將所述隧道整體點云模型分割為點云小塊模型；

所述監測分析模塊，用于根據所述點云小塊模型擬合平面，根據所述擬合平面之間的距離計算錯臺高度，根據所述錯臺高度確定隧道的管片形變情況。