[发明专利]一种隧道表面特征检测装置及方法

权利要求书

1.一种隧道表面特征检测装置，其特征在于，包括：

移动检测平台，用于提供沿隧道方向的运动；

环形阵列系统，安装于所述移动检测平台上部，所述环形阵列系统由多个第一图像距离采集单元组成，所述第一图像距离采集单元由第一双目相机和第一激光测距传感器组成，所述第一双目相机用于隧道表面图像的采集，所述第一激光测距传感器用于第一激光测距传感器到隧道表面的第一距离数据的采集；

定位系统，安装于所述移动检测平台底部，所述定位系统由第二图像距离采集单元组成，所述第二图像距离采集单元由第二双目相机和第二激光测距传感器组成，所述第二双目相机用于轨道图像的采集，所述第二激光测距传感器用于第二激光测距传感器到轨道的第二距离数据的采集；

隧道标识物，所述隧道标识物由反光片和电子标识组成，置于隧道拱顶、拱肩、拱脚附近的衬砌表面上，用于辅助校正里程、辅助获取隧道收敛变形值；

终端，用于获取环形阵列系统和定位系统中的相机和激光测距传感器的相对位置关系；对环形阵列系统和定位系统中的所有双目相机进行参数校正，获得深度方向的校正参数，绘制校正参数和距离的关系曲线，并拟合校正参数和距离的关系式；操控移动检测平台进入隧道，操控环形阵列系统和定位系统同步采集图像，并接收隧道表面图像、第一距离数据、轨道图像和第二距离数据；根据轨道图像和第二距离数据，计算移动检测平台与轨道中心之间的位置关系以及移动检测平台进入隧道的里程；根据隧道表面图像和第一距离数据，对隧道标识物进行采集和识别，获取电子标识所关联的位置和里程信息，并对里程进行校正，计算每个隧道标识物的空间坐标，并与该电子标识物进行关联；对不同测次下，同一隧道标识物所关联的空间坐标信息进行比较计算，得到隧道收敛变形值，识别、定位隧道表面特征。

2.一种隧道表面特征检测方法，其特征在于，该方法在权利要求1所述的一种隧道表面特征检测装置中实现，该方法包括：

步骤S1.获取环形阵列系统和定位系统中的相机和激光测距传感器的相对位置关系；

步骤S2.对环形阵列系统和定位系统中的所有双目相机进行参数校正，获得深度方向的校正参数，绘制校正参数和距离的关系曲线，并拟合校正参数和距离的关系式；

步骤S3.操控移动检测平台进入隧道，操控环形阵列系统和定位系统同步采集图像，并接收隧道表面图像、第一距离数据、轨道图像和第二距离数据；

步骤S4.根据轨道图像和第二距离数据，结合步骤S2得到的校正参数与距离的关系式，计算并校正移动检测平台与轨道中心之间的位置关系以及移动检测平台进入隧道的里程；

步骤S5.根据隧道表面图像，对隧道标识物进行采集和识别，获取电子标识所关联的位置和里程信息，并对步骤S4所述里程进行校正，根据双目测距原理和第一距离数据，结合步骤S2得到的校正参数与距离的关系式，计算并校正每个隧道标识物的空间坐标，并与该电子标识物进行关联；对不同测次下，同一隧道标识物所关联的空间坐标信息进行比较计算，得到隧道收敛变形值；

步骤S6.根据隧道表面图像和第一距离数据，结合步骤S2得到的校正参数与距离的关系式，采用图像识别技术、图像拼接技术以及双目测距原理，识别、定位隧道表面特征，完成隧道表面特征的检测。

3.根据权利要求2所述的一种隧道表面特征检测方法，其特征在于，步骤S1所述的相对位置关系由相机标定获得。