一种盾构隧道的管片移位检测方法
【专利摘要】本发明提出了一种盾构隧道的管片移位检测方法，主要用于检测管片接缝状态及其发展倾向，属于图像获取与处理技术。本发明通过相机获取隧道管片的真实画面，利用图像检测算法能够快速有效地计算管片接缝的倾斜旋转角度，并作定量分析。本发明通过多次检测同一管片接缝的位置，能够准确计算管片接缝在隧道延伸方向上的位移变化。
【专利说明】一种盾构隧道的管片移位检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种盾构隧道的管片移位检测方法，主要用于检测管片接缝状态及其 发展倾向，属于图像获取与处理技术。
【背景技术】
[0002] 盾构法修建隧道在我国地铁建设中应用越来越广泛，上海、广州、深圳、南京等城 市的地铁建设都大量使用了盾构。虽然我国引进盾构施工技术已有二十多年的历史，但盾 构施工技术整体水平不高，而且各地地质条件、水文条件等差异较大，施工过程中出现不少 问题，其中隧道管片移位过大是一个比较普遍的问题。如南京、深圳、广州等地在盾构施工 过程中已多次出现隧道管片发生较大位移事件，部分造成隧道侵限，严重者不得不通过地 铁总体线路的调线调坡来解决，造成很大的经济损失。地铁列车运行过程中，通过隧道衬砌 结果将振动能量传向轨道四周地层，管片块成为列车动载的传播载体，列车长时间的运行 容易引起管片移位，管片移位过大将会严重威胁列车运行安全。
[0003] 201110131202. 6涉及盾构隧道衬砌管片接缝张开宽度的测量方法。其通过数码相 机采集管片接缝的图像，对采集到得图像进行处理后计算最大宽度及平均宽度，最后转换 得到管片接缝的实际宽度。单次测量仅能得到管片的当前的接缝，不能分析管片移位倾向 和接缝发展状态。
[0004] 201310290813. 4涉及对隧道内管片进行定位和自动检测的系统，其预先对隧道内 管片上设置RFID标签，通过定位机构将RFID超高频读写器和照相机送达待采集信息所对 应的目标隧道管片位置，最终得到隧道管片的定位和自动检测的处理结果。该案需要预先 对每一管片进行标记，成本较高。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一种盾构隧道的管片移位检测方法，有效分析管片移位程度和发展 倾向。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] -种盾构隧道的管片移位检测方法，其特征在于包括以下步骤：
[0008] 线阵CXD相机与位移传感器固定于同一检测平台，
[0009] 检测平台移动过程中，位移传感器提供位移信号，线阵CCD相机根据该位移信号 获取隧道内管片的图像，
[0010] 对单个线阵CCD相机获取的图像流媒体数据进行融合，获得特定尺寸的图像；
[0011] 沿着隧道延伸方向对图像分块压缩存储，并对图像降噪、增强处理；
[0012] 利用梯度边缘检测算法以及图像区域灰度特征对图像进行分割，并作形态学膨胀 腐蚀与二值化处理，获得轮廓特征；
[0013] 利用图像直线检测算法，由隧道管片轮廓特征提取相邻管片接缝的轮廓信息，并 由位移传感器获得当前管片接缝的位置；
[0014] 计算管片接缝轮廓相对水平方向与垂直方向的角度；
[0015] 利用多次检测相同位置管片接缝位置的变化，计算出管片在隧道延伸方向上的位 置偏移量。
[0016] 在本发明的管片移位检测方法中，图像的降噪方法包括图像增强以及滤波算法。
[0017] 在本发明的管片移位检测方法中，管片接缝轮廓相对水平方向与垂直方向的角度 表不管片的旋转偏移量。
[0018] 一种隧道管片接缝的多图像检测方法，其特征在于包括以下步骤：
[0019] 检测平台安装多个线阵CCD相机，移动过程中，利用线状激光器向隧道表面发射 激光线作为标记，位移传感器提供位移信号，线阵CCD相机根据该位移信号获取隧道图像， 激光线在相邻激光器的两个CCD相机获取的两张图像上均有成像；
[0020] 对单个线阵CCD相机获取的图像流媒体数据进行融合，获得固定尺寸大小的图 像，利用红外激光线标记对不同CCD相机获取的图像进行拼接融合；
[0021] 图像拼接完成后，沿着隧道延伸方向对图像分块压缩存储，利用梯度边缘检测算 法以及图像区域灰度特征对图像进行分割，并作形态学膨胀腐蚀与二值化处理，获得轮廓 特征；
[0022] 利用图像直线检测算法，由隧道管片轮廓特征提取相邻管片接缝的轮廓信息，并 由位移传感器获得当前管片接缝的位置；
[0023] 计算管片接缝轮廓相对水平方向与垂直方向的角度；
[0024] 利用多次检测相同位置管片接缝位置的变化，计算出管片在隧道延伸方向上的位 置偏移量。
[0025] 实施本发明的这种盾构隧道的管片移位检测方法，具有以下有益效果：本发明通 过相机获取隧道管片的真实画面，利用图像算法检测方法能够快速有效地计算管片接缝的 倾斜旋转角度，并作定量分析。本发明通过多次检测同一管片接缝的位置，能够准确计算管 片接缝在隧道延伸方向上的位移变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的盾构隧道的管片移位检测方法的实施示意图；
[0027] 图2为本发明的盾构隧道的管片移位检测方法的流程图；
[0028] 图3为图2的系统结构示意图；
[0029] 图4为待拼接的两幅图；
[0030] 图5为两幅图拼接区域的拼接系数曲线图；
[0031] 图6为图4的拼接结果。
【具体实施方式】
[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
[0033] 本发明的隧道管片接缝的多图像检测方法，主要包括如下步骤：
[0034] Sl :获取图像。
[0035] 利用多个高速线阵CCD相机、位移传感器以及光照补偿辅助照明系统获取隧道内 部高清图像。对单个线阵CCD相机的图像进行融合，得到图像I。并沿着隧道延伸方向按固 定单位长度对图像分块压缩存储U1, 12,... IJ，n表示图像分块个数。
[0036] S2:将图像1" e {l，2，...，n}进行去噪处理，去噪结果为
[0037] 利用直方图均衡以及高斯滤波方法，对Li e {l，2，...，n}进行增强与滤波，降
【权利要求】
1. 一种盾构隧道的管片移位检测方法，其特征在于包括以下步骤： 线阵CCD相机与位移传感器固定于同一检测平台， 检测平台移动过程中，位移传感器提供位移信号，线阵CCD相机根据该位移信号获取 隧道内管片的图像， 对单个线阵CCD相机获取的图像流媒体数据进行融合，获得特定尺寸的图像； 沿着隧道延伸方向对图像分块压缩存储，并对图像进行降噪、增强处理； 利用梯度边缘检测算法以及图像区域灰度特征对图像进行分割，并作形态学膨胀腐蚀 与二值化处理，获得轮廓特征； 利用图像直线检测算法，由隧道管片轮廓特征提取相邻管片接缝的轮廓信息，并由位 移传感器获得当前管片接缝的位置； 计算管片接缝轮廓相对水平方向与垂直方向的角度； 利用多次检测相同位置管片接缝位置的变化，计算出管片在隧道延伸方向上的位置偏 移量。
2. 根据权利要求1所述的管片移位检测方法，其特征在于，图像的降噪方法包括图像 增强以及滤波算法。
3. 根据权利要求1所述的管片移位检测方法，其特征在于，管片接缝轮廓相对水平方 向与垂直方向的角度表不管片的旋转偏移量。
4. 一种隧道管片接缝的多图像检测方法，其特征在于包括以下步骤： 检测平台安装多个线阵CCD相机，移动过程中，线状激光器向隧道表面发射激光线，位 移传感器提供位移信号，线阵CCD相机根据该位移信号获取隧道图像，激光线在相邻激光 器的两个CCD相机获取的两张图像上均有成像； 对单个线阵CCD相机获取的图像流媒体数据进行融合，获得固定尺寸大小的图像，利 用红外激光器标记对不同CCD相机获取的图像进行拼接融合； 图像拼接完成后，沿着隧道延伸方向对图像分块压缩存储，利用梯度边缘检测算法 以及图像区域灰度特征对图像进行分割，并作形态学膨胀腐蚀与二值化处理，获得轮廓特 征； 利用图像直线检测算法，由隧道管片轮廓特征提取相邻管片接缝的轮廓信息，并由位 移传感器获得当前管片接缝的位置； 计算管片接缝轮廓相对水平方向与垂直方向的角度； 利用多次检测相同位置管片接缝位置的变化，计算出管片在隧道延伸方向上的位置偏 移量。
【文档编号】G01B11/02GK104406523SQ201410513033
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】樊晓莉, 樊晓东, 惠艳萍, 孟俊华, 唐文平, 刘家宾, 冯欣, 冯宾, 田明 申请人:樊晓莉