[發(fā)明專利]一種隧道掌子面裂隙快速識(shí)別的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011295611.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112345542A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡啟軍;陳嘉樂;何樂平;李志偉;管國(guó)梁;張成勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88;G06N3/08;G06T5/00;G06T5/40;G06T7/00
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一種隧道掌子面裂隙快速識(shí)別方法,使用圖像采集設(shè)備對(duì)掌子面的圖像進(jìn)行采集,使用物理降塵和計(jì)算機(jī)圖片去噪結(jié)合方式提高圖片質(zhì)量,結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的對(duì)掌子面圖片中裂隙進(jìn)行識(shí)別,提供了一種隧道掌子面非接觸式快速識(shí)別裂隙的辦法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧道掌子面裂隙快速識(shí)別的方法，屬于隧道探測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隧道圍巖中存在包括裂隙、斷裂破碎帶等多種結(jié)構(gòu)面。隧道掌子面裂隙分布情況是評(píng)價(jià)隧道圍巖穩(wěn)定性的重要依據(jù),現(xiàn)有研究表明裂隙對(duì)于圍巖力學(xué)性質(zhì)與變形破壞的影響往往大于圍巖材料本身，因此，了解隧道掌子面中裂隙的分布及特征是圍巖穩(wěn)定控制的重要內(nèi)容，對(duì)隧道安全施工、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

目前，有多種途徑可以進(jìn)行隧道掌子面的裂隙觀測(cè)。其中，對(duì)于隧道掌子面表面的裂隙，可以用肉眼直接觀察并通過卷尺、量角器等工具進(jìn)行定量描述。人工觀測(cè)需要在施工的間隙由幾人進(jìn)入合作測(cè)量,但由于隧道的施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境非常惡劣，濃重的粉塵和昏暗的光照條件非常不方便記錄人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄測(cè)量,會(huì)造成在觀測(cè)裂隙時(shí)漏測(cè)或者誤測(cè)。另一方面受現(xiàn)場(chǎng)記錄人員的知識(shí)水平及工作經(jīng)驗(yàn)的影響，對(duì)裂隙描述的完整性和準(zhǔn)確性都無法得到保障，由此獲得的數(shù)據(jù)也缺乏準(zhǔn)確性。因此，工程上亟需一種可以經(jīng)濟(jì)高效的識(shí)別隧道掌子面裂隙的方法。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中一個(gè)新的研究方向,計(jì)算機(jī)通過對(duì)已有樣本的學(xué)習(xí)。使得計(jì)算機(jī)能夠像人一樣具有分析學(xué)習(xí)能力，能夠識(shí)別文字、圖像和聲音等數(shù)據(jù)。深度學(xué)習(xí)在圖像識(shí)別方面取得的十分出色效果，其效率和準(zhǔn)確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)有的人工識(shí)別的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種識(shí)別隧道掌子面裂隙的方法，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

S1相機(jī)放置在掌子面正前方與地面呈90度

S2利用碘鎢燈設(shè)置水平光源

S3通過灑水噴槍降低隧道內(nèi)的粉塵濃度

S4利用相機(jī)獲得掌子面圖像

S5對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理包括灰度化,圖像去噪,圖像增強(qiáng)

S6通過深度學(xué)習(xí)的算法對(duì)裂隙進(jìn)行識(shí)別

優(yōu)選的是本發(fā)明采用攝像機(jī)拍攝掌子面的非接觸方式對(duì)掌子面圖像進(jìn)行獲取。可以極大的提高對(duì)掌子面裂隙信息獲取的效率。

優(yōu)選的是利用碘鎢燈對(duì)隧道進(jìn)行照明，可以根據(jù)隧道內(nèi)的光線情況調(diào)整碘鎢燈的功率。可以有效地避免因?yàn)樗淼纼?nèi)光線缺失所導(dǎo)致的圖片質(zhì)量問題。提高了后期的圖片識(shí)別的準(zhǔn)確率。

優(yōu)選的是物理降塵所使用的水是普通水通過磁化裝置后所產(chǎn)生的磁化水，磁化水的降塵效率是普通水的兩倍。

優(yōu)選的是通過物理降塵的方式能有效的解決因?yàn)樗淼纼?nèi)粉塵過多所導(dǎo)致粉塵阻礙光線傳播和造成漫反射。

優(yōu)選的是對(duì)獲得的圖像進(jìn)行預(yù)處理可以提高圖片的質(zhì)量，減少圖片中的噪點(diǎn)。提高識(shí)別的精度。其中圖像去噪采用全變分法去噪,平滑噪聲,同時(shí)對(duì)邊緣保持。圖像增強(qiáng)采用直方圖均衡法處理。

優(yōu)選的是采用深度學(xué)習(xí)的算法訓(xùn)練計(jì)算機(jī)對(duì)裂隙的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)，由計(jì)算機(jī)對(duì)掌子面圖片中的裂隙識(shí)別，深度學(xué)習(xí)算法識(shí)別具有準(zhǔn)確高效的特點(diǎn)，可以解決由于隧道內(nèi)環(huán)境惡劣所導(dǎo)致的人工測(cè)量不準(zhǔn)確等問題。

附圖說明

圖1是掌子面裂隙識(shí)別流程圖

圖2是獲取掌子面圖像裝置圖

具體實(shí)施方法