[发明专利]机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法

说明书

本发明公开了一种机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法，包括：于管片上设定j×k个特征点；利用CCD相机拍摄管片盾尾间隙；从CCD图像上获取可视边界的像素Lr[jk]；计算得到j×k个盾尾间隙d[jk]；依次剔除最大差距值对应的d[jk]；直至剩余n个d[jk]，n不超过5；计算n个d[jk]的均值d，得到过滤后的盾尾间隙d。本发明在图像上建立盾尾间隙检测网格，通过不同特征点对干扰因素进行过滤，避免了相机安装角度倾斜和旋转产生的视角图像误差，有效回避了逆光、光斑图像干扰信息，让基于机器视觉技术的盾尾间隙测量方法更加准确。

技术领域

本发明涉及一种盾构施工质量和安全监测技术领域，尤其涉及一种机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法。

背景技术

现代城市地下交通建设主要采用盾构法隧道施工。盾构掘进过程中，盾尾间隙各处数值与隧道设计轴线(DTA)的变化、盾构纠偏措施、盾尾外壳和成型管片承受重力变形等因素密切相关。正确的盾尾间隙数据为指导盾构纠偏和管片纠偏提供基础信息，所以盾构施工必须严格监控盾尾间隙的变化。

但是实际工程应用中有各种影响机器视觉盾尾间隙检测准确性的因素，增加了图像辨识和数据分析的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法，可以发挥平面图像多特征点检测的优势，提高盾尾间隙检测的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法，该过滤方法包括步骤：

于管片上设定j条可视边界，所述可视边界平行于管片断面中心线，且每条所述可视边界包含k个特征点；

利用CCD相机拍摄所述管片和盾尾间隙，获取CCD图像；

从所述CCD图像上获取可视边界的像素Lr[jk]；

当所述可视边界位于管片断面中心线的左侧时，将可视边界的像素Lr[jk]代入公式(1)计算盾尾间隙d[jk]：

d[jk]＝dz[jk]+{(Y[jk]-2Lr[jk])hr}/Y[jk] (1)

当所述可视边界位于管片断面中心线的右侧时，将可视边界的像素Lr[jk]代入公式(2)计算盾尾间隙d[jk]：

d[jk]＝dz[jk]+{(2Lr[jk]-Y[jk])hr}/Y[jk] (2)

其中，dz[jk]为相机CCD坐标零点在管片端面中心线位置时的初始化管片盾尾间隙，公式(1)中的hr为可视边界到管片右边界的相距距离，公式(2)中的hr为可视边界到管片左边界的相距距离，Y[jk]为CCD图像中管片的宽度像素；

计算得到j×k个盾尾间隙d[jk]；

依次剔除最大差距值对应的d[jk]，其中，为当前剩余d[jk]的均值；直至剩余n个d[jk]，n不超过5；

计算n个d[jk]的均值d：d＝{d[jk]}/n，得到过滤后的盾尾间隙d。

在本发明机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法的一些实施例中，还包括步骤：在n＝0或d＜40mm或d＞130mm的情况下进行报错。

在本发明机器视觉盾尾间隙检测图像网格特征点可靠性过滤方法的一些实施例中，通过以下步骤计算得到管片的宽度像素Y[jk]：

预先利用所述CCD相机在距离管片垂直距离为x₀和x₁的位置上分别拍摄管片的CCD图像；