[发明专利]一种隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法

权利要求书

1.一种隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、标定测量子面：测量子面包括计算子面和特征子面；具体标定方法包括如下步骤：

步骤1A、确定计算子面的大小和数量：根据待测量的隧洞衬砌混凝土管片表面整体面积，确定计算子面的大小和数量；计算子面为在待测量隧洞衬砌混凝土管片表面均匀分布的子面；

步骤1B、标定计算子面：采用与步骤1A中确定的计算子面大小相同的标定线框，从待测量隧洞衬砌混凝土管片表面的左下角开始，按照从左到右，从下到上的顺序依次进行计算子面的划线标定，并编号，得到m个计算子面；同一行或同一列中计算子面的间隔保持接近或相同；

步骤1C、标定特征子面：采用标记笔，从待测量隧洞衬砌混凝土管片表面的左下角开始，按照从左到右，从下到上的顺序依次进行特征子面的轮廓划线标定，并编号，得到n个表征子面；其中，5≤n＜m；同一行或同一列中特征子面的间隔保持接近或相同；其中，特征子面是指待测量管片表面粗糙起伏度存在肉眼可见差异的区域；

步骤2、采集图像：采用拍照设备对完成测量子面标定的待测量隧洞衬砌混凝土管片表面进行拍照，得到待测量管片表面图像；拍照时，待测量隧洞衬砌混凝土管片表面的照度控制在250～400lux；同一隧洞衬砌混凝土管片表面采用同一拍照设备；拍照设备的镜头与隧洞衬砌混凝土管片表面之间的间距控制在30cm～50cm；

步骤3、裁剪及预处理图像：将步骤2采集得到的待测量隧洞衬砌混凝土管片表面图像，按照标定的计算子面和特征子面进行逐个裁剪、分类保存，并保留步骤1中的编号；然后，对裁剪后的每幅图像均进行预处理，使其转换为满足设定质量要求的灰度图像；图像预处理完成后，得到n个表征子面图像和m个计算子面图像；

步骤4、测量实际粗糙度K：采用粗糙度测量设备，对步骤1标定的n个表征子面的粗糙度分别进行测量，进而得到n个粗糙度测量值K；其中，第i个特征子面的粗糙度测量值为K_i，1≤i≤n；

步骤5、计算图像特征参数f_p和f_z：针对图像预处理得到的每个表征子面图像和每个计算子面图像，分别计算图像特征参数f_p和f_z；其中，f_p和f_z分别为像素空间灰度值的差均值和均方根；

步骤6、选取粗糙度计算通式，具体选取方法如下：

6A、当步骤4中n个粗糙度测量值K均不超过2.5mm，且n个粗糙度测量值K相接近或相同时，则粗糙度计算值JRC为关于f_p的一次线性函数；采用步骤5计算得到的表征子面图像的f_p和步骤4中对应表征子面的粗糙度测量值K进行拟合，得到一次线性函数的拟合参数；

6B、当步骤4中n个粗糙度测量值K为除6A外的其他情形时，粗糙度计算值JRC为关于f_p和f_z的二元多次线性函数；采用步骤5计算得到的表征子面图像的f_p和f_z，以及步骤4中对应表征子面的粗糙度测量值K进行拟合，得到二元多次线性函数的拟合参数；

步骤7、计算测量子面粗糙度计算值：根据步骤6选取的粗糙度计算通式，并利用步骤5计算得到的f_p和f_z，对每个计算子面和每个特征子面分别计算粗糙度计算值JRC；其中，第i个特征子面的粗糙度计算值为JRC_i；第j个计算子面的粗糙度计算值为JRC_j，1≤j≤m；

步骤8、确定误差修正系数：将表征子面的粗糙度计算值JRC和粗糙度测量值K进行误差分析，得到误差修正系数ξ，具体计算公式为：

步骤9、计算衬砌混凝土管片表面粗糙度具体计算公式为：