[發明專利]一種基于正射投影圖像的隧道管環識別與標注方法

有效

• 申請號: 202010960090.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112084973B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 趙霞;徐龍敏;陶宇航;劉生偉;齊利軍;于重重;蘇維均;尤相駿
• 申請（專利權）人: 北京工商大學;南京數聯空間測繪科技有限公司
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/44;G06V10/28
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 賈曉玲

1.一種基于正射投影圖像的隧道管環識別與標注方法，其步驟包括：

A.將激光雷達掃描的點云數據轉換成隧道正射投影圖像，具體步驟如下：

所述的激光雷達掃描的點云數據，是隧道內壁上每個點的東、北、高程坐標構成的XYZ三維坐標、以及反射率的集合；

所述的隧道正射投影圖像，是一段隧道的三維坐標點集合投影到正射投影坐標系上構成的二維灰度圖像；圖像寬記為L，高記為H，每個像素點的灰度值是反射率經過變換而成的0-255之間的整數；

A1.構建正射投影坐標系；

所述的正射投影坐標系，原點位于圖像的左上角，X軸正方向向右，Y軸正方向向下；圖像在坐標系里的左上角坐標為(0，0)，右下角坐標為(L，H)；

A2.將隧道點云構成的隧道柱面展開，將展開面的左上角和右下角與正射投影坐標系的(0，0)、(L，H)點對齊；

A3.按照A2所述的對齊，將隧道點云數據里每個點的XYZ坐標，轉換為正射投影坐標系上的XY坐標；

B.提取隧道正射投影圖像中的環縫位置信息存入環縫位置信息表，其具體步驟如下：

B1.將待標注隧道正射投影圖像進行圖像灰度變換，生成病害特征更明顯的待檢測圖像，灰度變換計算公式如下：

新的圖像灰度(im1)＝255*(原始圖像灰度(im)/255)^(變換系數(μ))；

B2.利用邊緣增強算法對待檢測圖像進行處理，生成邊緣增強圖像；

B3.利用霍夫直線檢測算法提取邊緣增強圖像中可能存在的直線，記為霍夫直線集合；

霍夫直線集合中所有直線的端點構成端點坐標列表，將第i條直線的端點坐標記為[Xi，Yi，Xi’，Yi’]，所有直線的端點坐標列表記為[[X1，Y1，X1’，Y1’],[X2，Y2,X2’，Y2’],[],…[]]的樣式；

B4.對霍夫直線集合進行篩選、合并，獲得管環環縫直線集合；

B5.補充B4中未檢測到的環縫直線，加入管環環縫直線集合：

B6.將環縫位置信息存入環縫位置信息表，并在原始圖像上畫出環縫直線作為環縫標注；

所述的環縫位置信息表的每條記錄對應一條環縫直線的坐標；

C.識別隧道正射投影圖像中的環號信息，將環號數值與對應的位置信息存儲進環號識別信息表中，具體實現步驟如下：

C1.讀取經過B1和B2預處理和增強后的正射投影圖像；

C2.利用環號數字區域檢測算法標注正射投影圖像中的環號數字區域，生成待識別切片圖像；

C3.利用模型和引擎識別出待識別切片圖像中的環號數值，將環號數值與對應的位置信息存儲到環號識別信息表中；

D.對原始隧道正射投影圖像進行管環標注，生成環號里程對照表，具體實現步驟如下；

D1.利用已有的線路里程對照表信息計算總里程及總環數；

所述已有的線路里程對照表信息包含但不限于區間名稱、方向標志、起始環號、終止環號、起始里程、終止里程；

D2.讀取環縫位置信息表中的環縫位置坐標，并利用已有的隧道總里程、隧道的起始里程數據，計算環縫的線路里程，記為環縫里程；

計算公式如下：

每里程對應像素寬度＝隧道正射投影圖像總像素寬度/隧道總里程；

環縫里程＝環縫像素坐標/每里程對應像素寬度+隧道起始里程；

D3.利用已有的隧道起始環號、終止環號數據，以及環號識別信息表中的環號信息，將環號與環縫里程配對，寫入環號里程對照表；

所述的環號里程對照表中的內容包括但不限于：每個管環對應的環號、起始像素、終止像素、起始里程、終止里程；

D4.根據環號里程對照表中信息在原始圖像上對應的環縫及環號位置處，標注環號刻度尺及里程值。