[发明专利]基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置与方法，主要解决目前隧道结构渗漏水检测中，传统的单一可见光图像检测渗漏水轮廓不准确，导致面积计算不精确的问题。本发明涉及的数据采集装置包括红外热成像仪，工业相机，补光装置，同步控制卡，激光测距仪，测距轮装置，工控机和供电系统。本发明设计的隧道结构渗漏水识别方法，利用红外热成像仪与工业相机分别采集隧道结构的红外热图像与可见光图像，先依据渗漏水区域在红外热图像中温度较低的原理提取出渗漏水中心区域，再扩大范围从可见光图像的相同区域内提取渗漏水区域，然后利用红外热图像中的温度信息修正可见光图像中提取的区域轮廓，最后计算区域面积，解决现有渗漏水区域识别不准确的问题。

技术领域

本发明涉及一种隧道结构渗漏水精确识别装置和方法，特别是涉及红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置和方法，应用于隧道工程领域。

背景技术

渗漏水是最常见的隧道结构病害之一，如不及时处置会导致隧道内部钢筋腐蚀、管片开裂及混凝土剥落等其他病害，从而影响隧道结构强度，威胁到隧道运营安全，因此需要高度重视此类病害的检测。

对于隧道结构渗漏水检测，目前主要为人工检测，其作业效率低、工作强度大、检测质量人为因素影响大、成本高，且易干扰交通运营。因此需要采用一种自动化检测设备，提高隧道检测效率。专利CN201520786730.9公开了一种隧道结构渗漏水远程实时监测系统，通过设置轨道上的行走承载车与红外热成像仪，获取隧道结构的红外热图像，进行隧道的渗漏水检测并进行报警。但没有里程定位装置，难以查找病害实际位置。

在渗漏水自动识别方面，专利CN201810066937.7公开了一种隧道结构渗漏水病害自动识别方法，根据渗漏水在隧道影像上的灰度值较低的特点，结合边缘检测算法，实现对隧道结构渗漏水的自动识别，但其仅利用了图像的灰度信息，很容易受到周围噪声点的影响，无法做到准确识别。专利CN201810373105.X公开了一种基于红外热成像原理的隧道渗漏水病害检测机器人，利用红外热成像仪扫描隧道环境获取点云数据，根据渗漏水病害的温度变化，通过红外热图像显示病害存在及发展变化情况，但其未对病害区域面积进行分析，无法获悉病害实际范围，同时采用单一红外热图像识别，容易缩小病害范围，造成识别不精确。

因此，需要一种便捷的隧道结构渗漏水采集装置与数据处理方法，实现对隧道内病害信息的快速采集与数字化、自动化检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合红外热图像与可见光图像实现隧道结构渗漏水病害识别的装置与方法，主要解决目前检测存在的识别精确度较低、范围难以确定等技术问题，来提高对隧道结构渗漏水识别的准确性与信息完整性。

本发明可以通过以下技术方案实现：基于红外热成像的隧道结构渗漏水精确识别装置，包括红外热成像仪、工业相机、补光装置、同步控制卡、激光测距仪、测距轮装置、工控机和供电系统。

所述红外热成像仪安装在设备搭载平台的设备支架上，与所述同步控制卡和工控机电连接，用于采集隧道结构的红外热图像，根据所述红外热成像仪的图像传感器尺寸、镜头焦距，调整安装位置和拍摄角度，使其满足拍摄精度和范围的要求。

所述工业相机紧邻红外热成像仪右侧安装，与所述同步控制卡和工控机电连接，用于采集隧道结构的可见光图像，根据所述红外热成像仪的拍摄范围与所需拍摄精度，计算其安装位置，满足工业相机的拍摄范围略大于红外热成像仪，确保在同一时间采集到的红外热图像与可见光图像具有空间上的一致性。

所述补光装置采用LED白光灯，安装在设备支架上，紧邻工业相机右侧，并通过旋转补光装置的设备支座调整补光范围，确保对工业相机拍摄范围内的隧道结构均匀补光，适应隧道内作业环境。

所述同步控制卡，电连接红外热成像仪和工业相机，实现同步触发拍摄，确保采集的红外热图像与可见光图像在时间上具有一致性。