[发明专利]一种盾构隧道衬砌管片渗漏水面积的测量方法及装置

权利要求书

1.一种盾构隧道衬砌管片渗漏水面积的测量方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）采用计算机视觉工具包HALCON标定方法对相机进行标定，获取相机内部参数；

（2）保持相机内部参数不变，在管片正面拍摄渗漏水病害图像，测定拍摄距离和拍摄倾角；

（3）采用除法畸变模型，对采集到的渗漏水病害图像进行镜头畸变校正；

（4）将采集到的图像转化为灰度图像，在转化后的灰度图像上选择需测量的感兴趣区域；

（5）对ROI进行Blob分析：确定ROI的最大阈值和最小阈值，进行阈值分割，得到图像中包括管片渗漏水区域在内的区域特征；对初步分割得到的图像进行连接Blob分析，将所有被判断为渗漏水区域的目标像素连接成块；

（6）根据数学形态学理论，采用开操作和闭操作对步骤（5）中渗漏水区域进行填充和滤除得到最终的渗漏水区域：对于干扰较小的简单图像，直接对其进行数学形态学处理得到目标渗漏水区域图像；对于盾构隧道管线、设备支撑架等常见干扰的复杂图像，在数学形态学处理的基础上采用筛选、膨胀和组合的方式得到最终的目标渗漏水区域；

（7）根据最终渗漏水区域图像计算渗漏水区域的面积；

（8）根据拍摄倾角与面积比例的关系修正管片渗漏水区域的面积；

（9）根据经验标定的每平方像素的实际面积与拍摄距离的关系，计算得到管片渗漏水区域的实际面积。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌管片渗漏水面积的测量方法，其特征在于，步骤（1）中的操作方法如下：

①选取大小合适的HALCON特制标定板；

②将准备好的标定板张贴到有一定刚度的平板上，保证表面平滑；

③拍摄10~20张标定板的图像；

④用HALCON标定程序对所采集的标定板图像进行处理，获取相机内部参数。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌管片渗漏水面积的测量方法，其特征在于，步骤（3）的操作方法如下：

①利用全标定方法对相机内部参数进行标定，由步骤（1）相机标定获得镜头畸变参数；

②采用除法镜头畸变模型，对采集到的管片渗漏水病害图像进行镜头畸变校正，径向畸变校正公式如下：

式中： ，表示镜头畸变后的投影点p(，)在成像平面坐标系下的行坐标和列坐标；镜头径向畸变参数κ表示径向畸变量级，如果κ为负，畸变为桶型畸变，如果κ为正，畸变为枕型畸变；u，v表示投影点p(u，v)在成像平面坐标系下的行坐标和列坐标。

4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌管片渗漏水面积的测量方法，其特征在于，步骤（4）的操作方法如下：

①根据下式将整幅彩色图像转化成灰度图：

式中：为彩色图像中第个像素点转换后的灰度值，为彩色图像中第个像素点红色通道的值；为彩色图像中第个像素点绿色通道的值；为彩色图像中第个像素点蓝色通道的值；

②计算出每一点对应的灰度值后即可生成彩色图像对应的灰度图；

③采用自由拖动鼠标的方式来选择相应的ROI区域，注意应包含整个渗漏水区域且尽量使目标渗漏水位于ROI区域中央。

5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道衬砌管片渗漏水面积的测量方法，其特征在于，步骤（5）的操作方法如下：

①根据图像的拍摄质量和噪声程度确定阈值分割的最小阈值t_low，最大阈值t_high；

②根据选定的最小阈值t_low，最大阈值t_high对图像阈值化，即将输入图像f做如下变换输出图像g：

式中：D是一个介于图像灰度值t_low和t_high的灰度集合，对于目标物体的图像元素，对于背景的图像元素 (或反之亦然)，图像被分割为具有一个集合D内的灰度的渗漏水区域；

③对初步分割得到的图像进行连接Blob分析，将所有被判断为渗漏水区域的目标像素连接成块。