[发明专利]一种矩形隧道的病害检测方法及装置

权利要求书

1.一种针对矩形隧道的病害检测方法，其特征在于，包括：

获取原始数据，所述原始数据包括：矩形隧道的内表面上采集的点云的坐标数据和所述点云的强度数据；

将所述原始数据转换为灰度图像，其中，所述坐标数据确定所述点云映射为所述灰度图像中的像素的位置，所述强度数据转换为所述像素的灰度数据；

通过对所述灰度图像进行预设类型的图像处理，检测所述矩形隧道的渗水区域；

通过分析所述矩形隧道的水平距和垂直距，检测所述矩形隧道的形变，所述水平距和所述垂直距依据所述坐标数据获得；

所述水平距的获取过程包括：

获取点云中的目标点的位置数据；其中，所述目标点为点对中的点，所述点对包括：所述矩形隧道中任一侧壁上距离地面预设高度的任意一个位置点，以及对面侧壁上的相对点；

对于任意一个所述目标点，如果第一距离与第二距离的差值在预设的差值范围内，将所述第二距离的两倍作为该目标点的水平距，否则，将所述第一距离的两倍作为该目标点的水平距，其中，所述第一距离为该目标点到中心点的水平距离，所述第二距离为直线到中心点的距离，所述直线为该目标点与相邻的目标点构成的垂直度满足预设的垂直度阈值的直线；

所述垂直距的获取过程包括：

计算第三距离，所述第三距离为目标顶部点到轨道中心的距离，所述目标顶部点为任意一个顶部点；

如果所述目标顶部点与相邻的顶部点构成的直线的水平度满足预设的水平度阈值，则将第四距离的两倍作为所述垂直距，否则将所述第三距离的两倍作为所述垂直距，所述第四距离为所述直线到所述轨道中心的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始数据还包括：所述点云的里程数据，所述里程数据用于指示所述点云的里程；

所述将所述原始数据转换为灰度图像，包括：

以所述矩形隧道的中心点所在的垂线为分割线，将点云分为左右两侧；

将左侧点云按照所述矩形隧道的左上顶点和左下顶点的坐标，划分为左上点云、左腰点云和左下点云；

将右侧点云按照所述矩形隧道的右上顶点和右下顶点的坐标，划分为右上点云、右腰点云和右下点云；

将所述左下点云和所述左腰点云绕所述左下顶点顺时针旋转90度并投影至所述矩形隧道的左侧内壁平面，并将投影至所述左侧内壁平面内的点云绕所述左上顶点顺时针旋转90度；

将所述右下点云和所述右腰点云绕所述右下顶点逆时针旋转90度并投影至所述矩形隧道的右侧内壁平面，并将投影至所述右侧内壁平面内的点云绕所述右上顶点逆时针旋转90度；

将旋转后的点云沿所述中心点分为左右两侧并从所述中心点沿左右方向设置预设尺度的栅格，再将所述旋转后的点云划分至所述栅格中；

将所述栅格内的点云的所述点云强度数据转换为灰度值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述将所述栅格内的点云的所述点云强度数据转换为灰度值之前，还包括：

对于包括多个相同里程的点云帧的任意一个所述栅格，只保留一个里程在该栅格的范围内的点云帧作为该栅格内的点云；

如果任意一个所述栅格中没有点云，则将里程大于该栅格的范围且与该栅格的范围最接近的点云帧的上一帧中的点云，作为该栅格中的点云。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述栅格的所述预设尺度的确定过程包括：

设定灰度图像的长和宽；其中，所述长和宽的比值与参考比值相同，所述参考比值为所述矩形隧道的宽度与截面周长的比值；

使用所述灰度图像的长度以及长度方向上预设的栅格的数量，确定长度方向栅格的尺度，并使用所述灰度图像的宽度以及宽度方向上预设的栅格的数量，确定所述宽度方向栅格的尺度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设类型的图像处理包括：

对比度增强、二值化、腐蚀、饱和度调整和边缘提取。