[发明专利]一种基于正射投影图像的隧道管环识别与标注方法

权利要求书

1.一种基于正射投影图像的隧道管环识别与标注方法，其步骤包括：

A.将激光雷达扫描的点云数据转换成隧道正射投影图像，具体步骤如下：

所述的激光雷达扫描的点云数据，是隧道内壁上每个点的东、北、高程坐标构成的XYZ三维坐标、以及反射率的集合；

所述的隧道正射投影图像，是一段隧道的三维坐标点集合投影到正射投影坐标系上构成的二维灰度图像；图像宽记为L，高记为H，每个像素点的灰度值是反射率经过变换而成的0-255之间的整数；

A1.构建正射投影坐标系；

所述的正射投影坐标系，原点位于图像的左上角，X轴正方向向右，Y轴正方向向下；图像在坐标系里的左上角坐标为(0，0)，右下角坐标为(L，H)；

A2.将隧道点云构成的隧道柱面展开，将展开面的左上角和右下角与正射投影坐标系的(0，0)、(L，H)点对齐；

A3.按照A2所述的对齐，将隧道点云数据里每个点的XYZ坐标，转换为正射投影坐标系上的XY坐标；

B.提取隧道正射投影图像中的环缝位置信息存入环缝位置信息表，其具体步骤如下：

B1.将待标注隧道正射投影图像进行图像灰度变换，生成病害特征更明显的待检测图像，灰度变换计算公式如下：

新的图像灰度(im1)＝255*(原始图像灰度(im)/255)^(变换系数(μ))；

B2.利用边缘增强算法对待检测图像进行处理，生成边缘增强图像；

B3.利用霍夫直线检测算法提取边缘增强图像中可能存在的直线，记为霍夫直线集合；

霍夫直线集合中所有直线的端点构成端点坐标列表，将第i条直线的端点坐标记为[Xi，Yi，Xi’，Yi’]，所有直线的端点坐标列表记为[[X1，Y1，X1’，Y1’],[X2，Y2,X2’，Y2’],[],…[]]的样式；

B4.对霍夫直线集合进行筛选、合并，获得管环环缝直线集合；

B5.补充B4中未检测到的环缝直线，加入管环环缝直线集合：

B6.将环缝位置信息存入环缝位置信息表，并在原始图像上画出环缝直线作为环缝标注；

所述的环缝位置信息表的每条记录对应一条环缝直线的坐标；

C.识别隧道正射投影图像中的环号信息，将环号数值与对应的位置信息存储进环号识别信息表中，具体实现步骤如下：

C1.读取经过B1和B2预处理和增强后的正射投影图像；

C2.利用环号数字区域检测算法标注正射投影图像中的环号数字区域，生成待识别切片图像；

C3.利用模型和引擎识别出待识别切片图像中的环号数值，将环号数值与对应的位置信息存储到环号识别信息表中；

D.对原始隧道正射投影图像进行管环标注，生成环号里程对照表，具体实现步骤如下；

D1.利用已有的线路里程对照表信息计算总里程及总环数；

所述已有的线路里程对照表信息包含但不限于区间名称、方向标志、起始环号、终止环号、起始里程、终止里程；

D2.读取环缝位置信息表中的环缝位置坐标，并利用已有的隧道总里程、隧道的起始里程数据，计算环缝的线路里程，记为环缝里程；

计算公式如下：

每里程对应像素宽度＝隧道正射投影图像总像素宽度/隧道总里程；

环缝里程＝环缝像素坐标/每里程对应像素宽度+隧道起始里程；

D3.利用已有的隧道起始环号、终止环号数据，以及环号识别信息表中的环号信息，将环号与环缝里程配对，写入环号里程对照表；

所述的环号里程对照表中的内容包括但不限于：每个管环对应的环号、起始像素、终止像素、起始里程、终止里程；

D4.根据环号里程对照表中信息在原始图像上对应的环缝及环号位置处，标注环号刻度尺及里程值。