[发明专利]一种隧道监测方法及装置

权利要求书

1.一种隧道监测方法，其特征在于，包括：

采集隧道的原始断面点云数据；

根据所述采集到的原始断面点云数据，通过进行点云拼接操作生成隧道整体点云模型，通过反射率影像生成操作生成隧道管壁展开图；

对所述隧道管壁展开图进行二值化处理得到二值图像，对所述二值图像使用霍夫变换进行参数映射，并提取所述二值图像在预设角度范围内的直线段；

根据所述直线段提取所述隧道管壁展开图中的单个管片图像，并从所述单个管片图像中分别提取封顶块子图像及两侧连接块子图像；

利用所述封顶块子图像、两侧连接块子图像和所述单个管片图像的像素位置确定对应隧道点云的位置，将所述隧道整体点云模型分割为点云小块模型；

根据所述点云小块模型拟合平面，根据所述拟合平面之间的距离计算错台高度，根据所述错台高度确定所述隧道的管片形变情况。

2.根据权利要求1所述的一种隧道监测方法，其特征在于，所述采集隧道的原始断面点云数据采用扫描仪实现，具体包括：根据预先设定监测精度，确定移动平台的移动速度和扫描仪的扫描参数；利用标定位对所述扫描仪进行标定；移动所述移动平台时，所述扫描仪进行扫描以采集所述原始断面点云数据。

3.根据权利要求1所述的一种隧道监测方法，其特征在于，根据所述采集到的原始断面点云数据，分别进行点云拼接操作及反射率影像生成操作，生成隧道整体点云模型和隧道管壁展开图，包括：拼接完整的隧道点云，利用反射率数据生成隧道管壁的展开图像。

4.根据权利要求1所述的一种隧道监测方法，其特征在于，根据所述直线段提取所述隧道管壁展开图中的单个管片图像，包括：利用先验信息去除多余直线段，提取所述隧道管壁展开图中的单个管片图像。

5.根据权利要求4所述的一种隧道监测方法，其特征在于，所述先验信息包括：管片的设计宽度及管缝平均宽度。

6.根据权利要求1所述的一种隧道监测方法，其特征在于，所述方法还包括：从所述单个管片图像中提取标准块子图像。

7.根据权利要求1或6所述的一种隧道监测方法，其特征在于，所述从单个管片图像中分别提取封顶块子图像及两侧连接块子图像，包括：

采用一个函数来将单个管片图像中的封顶块边缘与封顶块设计模板进行匹配，以确定所述隧道展开图像中封顶块的位置，提取该位置处的封顶块子图像；

根据封顶块的位置及管片对称性，确定两侧连接块的位置及标准块的位置，根据所述两侧连接块的位置提取该位置处的两侧连接块子图像，根据所述标准块的位置提取该位置处的标准块子图像。

8.根据权利要求1所述的一种隧道监测方法，其特征在于，所述点云小块模型包括：单个管片的点云模型及单个连接块小块的点云模型。

9.根据权利要求8所述的一种隧道监测方法，其特征在于，所述利用所述封顶块子图像、两侧连接块子图像和所述单个管片图像的像素位置确定对应隧道点云的位置，将所述隧道整体点云模型分割为点云小块模型，包括：利用所述封顶块子图像、两侧连接块子图像将所述隧道整体点云模型分割为单个连接小块的点云模型，根据所述单个管片图像的像素位置将所述隧道整体点云模型分割为单个管片的点云模型。

10.一种隧道监测装置，其特征在于，包括：采集模块、数据拼接模块、直线及边缘检测模块、管片和连接块确定模块、点云分割模块和监测分析模块；

所述采集模块，用于采集隧道的原始断面点云数据；

所述数据拼接模块，用于根据所述采集到的原始断面点云数据，通过进行点云拼接操作生成隧道整体点云模型，通过反射率影像生成操作生成隧道管壁展开图；

所述直线及边缘检测模块，用于对所述隧道管壁展开图进行二值化处理得到二值图像，对所述二值图像使用霍夫变换进行参数映射，并提取所述二值图像在预设角度范围内的直线段；

所述管片和连接块确定模块，用于根据所述直线段提取所述隧道管壁展开图中的单个管片图像，并从所述单个管片图像中分别提取封顶块子图像及两侧连接块子图像；

所述点云分割模块，用于利用所述封顶块子图像、两侧连接子图像和所述单个管片图像的像素位置确定对应隧道点云的位置，将所述隧道整体点云模型分割为点云小块模型；

所述监测分析模块，用于根据所述点云小块模型拟合平面，根据所述拟合平面之间的距离计算错台高度，根据所述错台高度确定隧道的管片形变情况。