[发明专利]一种盾构隧道表面图像标定方法、拼接方法及拼接系统

权利要求书

1.一种盾构隧道表面图像标定方法，其特征在于，所述方法包括：

S1.选用n个相机组成沿隧道周向分布的相机组，保证每个相机的光轴与隧道表面垂直，每个相机的视场角至少为θ＝(α-δ(n-1))/n，其中，α为相机组总视场，δ为重叠视场角；

S2.计算每个相机的视场范围，找出每两个相机的视场范围重叠区域；

S3.在隧道表面的每个视场范围重叠区域贴标定纸，使得每个重叠区域包括至少一个候选待标定马鞍点，所述标定纸上包括被相互垂直的直径分为黑白对称的四格的圆形，其圆心为候选待标定马鞍点；

S4.每个相机同时采集一张隧道表面图像；

S5.从第i个相机和第i+1个相机拍摄的隧道表面图像中，找出同时拍摄到且质量最佳的候选待标定马鞍点，作为这两个相机的待标定马鞍点，i＝1,…,n-1；

S6.计算每张隧道表面图像的每个待标定马鞍点坐标信息。

2.如权利要求1所述的盾构隧道表面图像标定方法，其特征在于，相机组的总视场其中，d为n个相机安装高度最大值，r为隧道表面截面半径。

3.一种盾构隧道表面图像拼接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1.选用n个相机组成沿隧道周向分布的相机组，保证每个相机的光轴与隧道表面垂直，每个相机的视场角至少为θ＝(α-δ(n-1))/n，其中，α为相机组总视场，δ为重叠视场角；

S2.在隧道表面贴棋盘格纸，使得棋盘格纸覆盖相机组视场范围；

S3.每个相机同时采集一张棋盘格纸的扭曲图像；

S4.计算每张棋盘格纸的扭曲图像中的每个交叉点的坐标；

S5.根据棋盘格纸的扭曲图像中各交叉点坐标和棋盘格纸中各交叉点坐标，计算扭曲图像和平面图像的映射关系；

S6.每个相机同时拍摄一张去掉棋盘格纸后隧道表面的扭曲图像；

S7.根据所述映射关系，将每张隧道表面的扭曲图像转化为隧道表面的平面图像；

S8.根据平面图像的马鞍点，确定每张平面图像的裁剪区域；

S9.裁剪完每张平面图像的裁剪区域后，相邻平面图像进行拼接，得到隧道表面的全景图像；

采用如权利要求1或2所述的盾构隧道表面图像标定方法，得到扭曲图像的马鞍点坐标，根据所述映射关系，将扭曲图像的马鞍点坐标转化为平面图像的马鞍点坐标。

4.如权利要求3所述的盾构隧道表面图像拼接方法，其特征在于，棋盘格纸为方格子形式，所有方格子组成的大正方形边长不小于相机视场的宽度。

5.如权利要求3所述的盾构隧道表面图像拼接方法，其特征在于，基于saddle_points_sub_pix算子，提取棋盘格的角点，得到每张棋盘格纸的扭曲图像中的每个交叉点的坐标。

6.如权利要求3所述的盾构隧道表面图像拼接方法，其特征在于，基于connect-grid-points算子，建立矫正网格的矫正点间的连接，得到网格输出；基于gen_grid_rectification_map算子，计算扭曲图像与基于规律的网格的正确的图像的映射，得到扭曲图像和平面图像的映射关系。

7.如权利要求3所述的盾构隧道表面图像拼接方法，其特征在于，以步长S同轴推进相机组，每推进一次，重复步骤S2～S9进行一次拼接，直至得到整个隧道的拼接图像。

8.一种盾构隧道表面图像拼接系统，其特征在于，所述盾构隧道表面图像拼接系统采用如权利要求3-7任一项所述的盾构隧道表面图像拼接方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2任一项所述的盾构隧道表面图像标定方法，或者，实现如权利要求3-7任一项所述的盾构隧道表面图像拼接方法。