[發明專利]一種融合激光點云與全景圖像的隧洞病害檢測方法

有效

• 申請號: 202111400964.1
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN113822891B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 李清泉;熊智敏;朱家松;朱松;元鵬鵬
• 申請（專利權）人: 深圳市智源空間創新科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/187;G06T7/90;G06V10/762;G06V10/80;G06K9/62;G06V10/764
• 代理公司: 深圳市深可信專利代理有限公司 44599
• 代理人: 楊偉

本發明提供了一種融合激光點云與全景圖像的隧洞病害檢測方法，涉及隧洞檢測技術領域，S1、通過激光掃描儀掃描隧洞斷面輪廓，獲得隧洞表觀病害的點云特征，同時通過全景相機記錄輸水隧洞全景圖像，獲得隧洞表觀病害的圖像特征；S2、對所述隧洞表觀病害的點云特征和圖像特征進行提取；S3、將點云特征和圖像特征進行融合，建立點云中每個點與圖像中像素的對應關系，將點云中的候選病害區域傳遞到圖像中；S4、將圖像中的候選病害區域作為裂縫種子點，通過生長與連通算法，將裂縫種子點填滿圖像中的病害區域和干擾區域，將病害區域和干擾區域的點云特征和圖像特征輸入到分類器中進行分類識別，識別出裂縫。

技術領域

本發明涉及隧洞檢測技術領域，具體的，本發明涉及一種融合激光點云與全景圖像的隧洞病害檢測方法。

背景技術

長距離輸水隧洞是引調水工程的主要建筑，在建設和使用的過程中由于巖層性質、溫度應力、水流沖刷等原因不可避免地產生病害和老化缺陷，輸水隧洞病害影響隧洞內部安全，隨著時間的推移可能進一步加劇，初期較小的裂縫會逐漸發展擴大，如果不能及時對細小裂縫檢測發現并加以修補，會造成輸水隧洞斷裂垮塌、管路沉降、有壓管道爆管等事故，威脅城市的穩定和發展，社會危害特別嚴重，因此，需要定期檢測輸水隧洞病害，掌握隧洞的服役狀態。

輸水隧洞裂縫檢測面臨的一個主要難題是檢測現場環境復雜，輸水隧洞通常深埋地下，有以下特點:(1)檢測時間受限，輸水隧洞檢測前必須暫停運行，將隧洞內積水排空，停水檢修時間被受水城市水庫庫容決定；(2)檢測環境惡劣，隧洞內不布置照明設施，運行一段時間后，洞壁有淤泥和水生物附著，底板濕滑，行走困難；(3)隧洞長度超長、直徑大，輸水隧洞的長度普遍超長，多起伏，使檢測更費時、費力；(4)入口較小，限制了輸水隧洞病害檢測裝備的體積，大型設備不便進入。而目前對輸水隧洞病害檢測仍采用人工普查法，上述輸水隧洞的特點決定了人工普查法的過程費時、費力、檢測精度差，不能實現對病害發展過程的數字化監控，更不能進行科學分析和研究，不能滿足我國現有長距離輸水隧洞病害檢測的要求。

目前，國內外對輸水隧洞裂縫的檢測比較成熟的方法目前大都是基于圖像處理技術，從裂縫的灰度紋理特征出發對裂縫進行識別和評價，但是，輸水隧洞圖像中通常存在諸如低對比度、不均勻照明和嚴重噪聲污染等問題，導致不能有效地檢測出裂縫。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種融合激光點云與全景圖像的隧洞病害檢測方法，以解決上述的技術問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方法是：一種融合激光點云與全景圖像的隧洞病害檢測方法，其改進之處在于：包括以下的步驟：S1、通過激光掃描儀掃描隧洞斷面輪廓，獲得隧洞表觀病害的點云特征，同時通過全景相機記錄輸水隧洞全景圖像，獲得隧洞表觀病害的圖像特征；S2、對所述隧洞表觀病害的點云特征和圖像特征進行提取，提取的點云特征表示為：，為點云特征，分別為掃描斷面內候選病害點的位置、寬度、深度、反射強度和空間關系，L和S分別為候選病害區域的長度和形狀；提取的圖像特征表示為：，其中為圖像特征，G表示圖像灰度；S3、將點云特征和圖像特征進行融合，建立點云中每個點與圖像中像素的對應關系，將點云中的候選病害區域傳遞到圖像中；S4、將圖像中的候選病害區域作為裂縫種子點，通過生長與連通算法，將裂縫種子點填滿圖像中的病害區域和干擾區域，將病害區域和干擾區域的點云特征和圖像特征輸入到分類器中進行分類識別，識別出裂縫。

在上述方法中，所述步驟S2中，所述隧洞表觀病害的圖像特征包括顏色特征。

在上述方法中，所述步驟S2中，對所述隧洞表觀病害的點云特征進行提取，包括以下的步驟：

S201、通過掃描斷面修正和斷面濾波，將掃描斷面與標準斷面配準，定位連續掃描斷面上的候選病害點；

S202、通過點云聚類將連續掃描斷面上的候選病害點聚類成一個個離散的候選病害區域；