[发明专利]基于机器视觉的隧道检测车尺寸映射关系计算方法

说明书

本发明提供一种基于机器视觉的隧道检测车尺寸映射关系计算方法，利用双目视觉原理，在检测后对检测车上两相邻相机进行标定，从对应相机获取图像的公共区域选取衬砌上的任一第一特征点，计算第一特征点相对相机的位置关系以推算检测车与衬砌的位置关系，进而计算各相机相对衬砌的距离，标定图像尺寸与实际尺寸的映射参数与相机相对衬砌距离的关系，从而直接依据病害图像尺寸计算出实际的大小。本发明的一种基于机器视觉的隧道检测车尺寸映射关系计算方法，利用双目视觉原理，可直接依据病害图像尺寸计算出实际尺寸的大小。

技术领域

本发明涉及隧道检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉的隧道检测车尺寸映射关系计算方法。

背景技术

现有的隧道衬砌病害检测主要以人工检测为主，通过检测人员在隧道现场进行检查，对衬砌病害进行拍照、测量、记录。这种方法不仅检测速度慢，而且对检测人员的经验依赖性极强，有较大的主观性。此外，检测人员在隧道进行检测时，隧道内通行的社会车辆不可避免会对检测作业产生影响，存在一定安全隐患。因此，利用集成有相机群的隧道检测车，实现对隧道衬砌病害的自动化检测变得愈发迫切。

隧道检测车作业流程为：首先依据隧道信息设定相机群镜头参数，然后车辆在隧道内行驶以采集隧道衬砌图片，在图片采集完成后，选取带有病害的图片并在图片上测量病害尺寸、提取病害参数，从而实现对隧道衬砌的检测。在提取图像病害参数的过程中，为计算病害实际大小，需要建立图像尺寸与实际尺寸的映射关系。传统的做法是在衬砌上粘贴标定板，通过对比标定板在图像上的大小与标定板实际大小，直接计算出映射关系，或在相机周围安装激光测距仪，测量出相机与衬砌间距离，利用小孔成像原理间接计算映射关系。粘贴标定板的方式增加了外业工作量，减慢了检测速度，而激光测距仪通常价格昂贵，增加了检测车的制造成本，且需要将激光测距仪获取的距离数据与此时所采集的图像建立对应关系，进一步增加了系统的开发难度。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于机器视觉的隧道检测车尺寸映射关系计算方法，利用双目视觉原理，可直接依据病害图像尺寸计算出实际尺寸的大小。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于机器视觉的隧道检测车尺寸映射关系计算方法，包括步骤：

S1：在一检测车的两侧和顶部分别安装多个相机，利用所述检测车在一隧道内进行衬砌图像采集，并记录各相机的旋转角度、对焦值和缩放值；

S2：选取多个所述相机中的任一相机，以所述相机镜头中心为原点，竖直向上为X轴正方向，所述检测车前进方向为Y轴正方向，垂直于X轴和Y轴并指向衬砌为Z轴正方向，建立一世界坐标系；

S3：对所选取的所述相机和其相邻的一个相机进行双目视觉标定，计算两所述相机的图像坐标系到所述世界坐标系的一转换公式的参数；所述图像坐标系为所述相机拍摄图像中建立的二维直角坐标系；

S4：在选取的两相邻所述相机采集图片的重合区域选取衬砌上的第一特征点，利用所述图像坐标系到所述世界坐标系的转换公式，计算所述第一特征点在所述世界坐标系中的坐标；

S5：在所述世界坐标系的X-Z平面内，根据实际坐标绘制所述检测车的车轮、所有所述相机和所述第一特征点作为检测车图块；根据所述隧道的设计图纸，绘制所述隧道的内轮廓线作为隧道图块；

S6：将检测车图块中所述车轮底部放置于所述隧道图块中路面的顶部后，沿所述世界坐标系的Z轴正负方向移动所述检测车图块，直至所述第一特征点与所述隧道的内轮廓线重合，获得检测车与衬砌位置关系图；

S7：根据所述相机的所述旋转角度，在所述检测车与衬砌位置关系图上沿各所述相机的对准角度，绘制各所述相机的主光线，将所述主光线与所述衬砌的交点作为入射点，测量所述入射点与对应所述相机镜头间的距离作为所述相机的像距；