[发明专利]一种地铁隧道外观检测方法

权利要求书

1.一种地铁隧道外观检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据地铁隧道检测精度要求γ、相机宽度方向分辨率dpi，相机镜头中心线到达隧道圆弧面的距离d，相机传感器感光片的长度SS_L，计算出相机最小焦距f；

2)由镜头焦距f、相机传感器长度和宽度分别为SS_L和SS_H、隧道半径r，相机到隧道面的垂直距离d，计算出每台相机覆盖的隧道圆弧面的角度β和行走方向宽度S；

3)根据图像重叠率ol、单个相机覆盖的角度β和行走方向宽度S，需要检测的范围θ，快门间隔时间t，确定相机数量n₂和图像采集平台的行驶速度v；

4)将n₂个相机一次同时拍摄的图像作为一行图像，单个相机按照不同时间间隔拍摄形成一列图像，形成矩阵图像，即M(n₁,n₂)；

5)对矩阵图像的n₁×n₂张图像进行拼接处理；具体实现过程包括：

a)根据采集平台行走方向以及相机排列顺序，对待拼接图像I_c之间的拼接顺序进行预排序，其中c表示待拼接图像的数量；

b)采用SURF特征点检测算法，查找图像特征点；

c)选取待配准的相邻图像I_i，I_j，采用RANSAC算法结合图像之间的几何信息进行特征点提纯，得到初始匹配对；

d)从初始匹配对中通过多次迭代随机选取k个特征点匹配对，k≥4；对图像进行粗配准，并利用公式估算投影变换矩阵H，其中v₁＝(x₁,y₁,z₁)，v₂＝(x₂,y₂,z₂)为I_i，I_j中对应的特征点，令z＝1，通过v₁，v₂之间的齐次线性变换关系，求得H中元素H_i,j的值，H是一个3×3的齐次矩阵；

e)采用结构保持变形算法，对粗配准后的图像进行变形，得到I_i'，I_j'；

f)采用Graphcut算法，查找I_i'，I_j'重叠区域的最佳缝合缝；

g)利用公式计算图像重叠区域中的特征点到缝合缝上像素点的距离，作为配准误差，其中v_f表示随机选取的特征点，m表示v_f的数量，v_s表示缝合缝上像素点，n表示v_s的数量；

h)重复步骤c)～步骤g)，计算所有可能的图像配准关系，将配准误差E(v)＜δ的特征点对保留下来，对所有保留下来的特征点对合并，以此计算最终的图像配准关系，作为图像对I_i，I_j的最佳配准关系；

i)重复步骤h)，计算所有相邻图像对之间的最佳配准关系；

j)采用光束法平差算法，对所有的图像配准关系进行优化；

k)采用Graphcut算法，查找步骤j)中最终配准后图像I_c之间重叠区域的最佳缝合缝；

l)采用多波段融合技术实现图像I_c的无缝融合拼接；

6)通过坐标变换将拼接处理后的图像中的每个像素变换到CAD坐标系中对应的坐标位置，使得拼接处理后的图像变成具备几何坐标和尺寸信息的图像文件，完成图像配准；

7)利用配准后的图像标记和量测地铁隧道外观的缺陷。

2.根据权利要求1所述的地铁隧道外观检测方法，其特征在于，相机数量

3.根据权利要求1所述的地铁隧道外观检测方法，其特征在于，图像采集平台的行驶速度

4.根据权利要求1所述的地铁隧道外观检测方法，其特征在于，步骤6)的实现过程包括：

1)对拼接后的图像进行灰度化、均衡化和二值化处理，获取图像中结构物的边界位置信息；

2)将图像中结构物边界坐标与CAD图中结构物边界坐标一一对应，通过双线性变化，为图像中每个像素确定正确的坐标位置(x,y)，双线映射关系如下：

3)求出上述双线映射关系式中的系数，实现每个像素的坐标与实际CAD图纸坐标一一对应，完成图像与CAD图纸配准。