[发明专利]一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法

说明书

本发明涉及一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，主要解决人工监测效率低、无法全天候监控的技术问题。本发明技术方案包括如下步骤：S1：在隧道待测断面后方隧道内壁上固定一台监测摄像机，摄像机拍照方向朝向待测断面；S2：使用3个、5个、7个或更多个奇数测量反光片布置于待监测隧道断面内壁上，反光片的反光面朝向摄像机，作为监测测点；S3：在该监测断面隧道内壁上，同时沿断面方向，紧贴隧道内壁布置一个标定板，标定板为长方形，长L，宽W，L>W*2；S4：监测摄像机后面与网络通信设备相连，通过网络通信设备，连接到远端监测工作站。本发明应用范围覆盖公路隧道、地铁隧道以及管沟管廊等。

技术领域

本发明涉及隧道收敛监测领域，具体地涉及一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，应用范围包含施工期及运营期，覆盖公路隧道、地铁隧道以及管沟管廊等。

背景技术

隧道施工过程，以及隧道运营过程中，隧道结构的变形都是反映结构安全的最直观指标，尤其是隧道的收敛变形。为保障隧道结构安全，对隧道变形控制都有具体的要求，通常施工期采用全站仪进行人工监测，运营期则采用全站仪定期进行人工测量。传统上的测量效率较低，而且实时性不够，不能做到全天候监控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够全天候在线监测隧道收敛变形的方法。主要解决人工监测效率低、无法全天候监控的技术问题。

为此，本发明公开了一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，包括如下步骤：

S1：在隧道待测断面后方隧道内壁上固定一台监测摄像机，摄像机拍照方向朝向待测断面；

S2：使用3个、5个、7个或更多个奇数测量反光片布置于待监测隧道断面内壁上，反光片的反光面朝向摄像机，作为监测测点；

S3：在该监测断面隧道内壁上，同时沿断面方向，紧贴隧道内壁布置一个标定板，标定板为长方形，长L，宽W，L>W*2，选择瓷砖或石英玻璃等热膨胀系数小的材料；

S4：监测摄像机后面与网络通信设备相连，通过网络通信设备，连接到远端监测工作站。

进一步的，所述S1中的监控摄像机自带补光灯，每次拍照时控制打开补光灯以进行补光，拍照完成后，补光灯关闭。

进一步的，所述S3中，标定板颜色选择黑色或者白色，布置位置应与测点保持不小于标定板长度的距离，最好布置在隧道两侧边墙，如果同时监测多个断面，标定板的颜色应采用黑白两色在相邻断面上交替布置，不宜在相邻监测断面上布置相同颜色的标定板。

进一步的，所述S4的监测工作站控制现场摄像机定时对监测断面拍照。

进一步的，所述S3的工控机上同时安装图像自动分析软件，将采集到的图像进行分析，首先识别图像中的标定板，然后识别图像中的各个测点，流程如下：

1、 图像去噪；

2、 图像去雾；

3、 把图像从RGB空间转到HSV空间；

4、 搜索二值图中的轮廓，删除面积值小于一定阈值的轮廓，通常取为4；

5、 对剩余的轮廓，如果内部为白色，按照该轮廓与A、B、C、D、E上次检测位置（如果没有上次检测位置，则采用初始设置位置）的距离，求取距离最近的点A’,B’,C’,D’,E’；

6、 计算A’,B’,C’,D’,E’的亚像素位置，A’’,B’’,C’’,D’’,E’’，作为本次检测结果。

进一步的，所述S3的图像自动分析软件，根据图像中识别出来的标定板的像素大小l*b，计算出图像像素比率a=L/l，其中L为标定板长度。

进一步的，所述反光片优选为5个。