[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

说明书

本发明公开了一种隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法，包括步骤为：步骤1、标定测量子面：测量子面包括计算子面和特征子面；步骤2、采集图像：拍照时照度控制在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间的间距控制在30cm~50cm；步骤3、裁剪及预处理图像；步骤4、测量实际粗糙度；步骤5、计算图像特征参数；步骤6、选取粗糙度计算通式；步骤7、计算测量子面粗糙度计算值；步骤8、确定误差修正系数；步骤9、计算衬砌混凝土管片表面粗糙度。本发明能最大程度降低测量过程中的随机误差，提高测量精度、且高效、易操作、低成本，具有良好的应用前景和推广价值。

技术领域

本发明涉及混凝土材料表面图像处理应用领域，特别是一种隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法。

背景技术

隧洞衬砌混凝土管片被广泛应用泥水盾构隧洞工程中，是一种支持、维护隧洞长期稳定的永久结构物。其混凝土管片表面粗糙度是计算隧洞壁面糙率，衡量管片与周边岩土或二次衬砌混凝土胶结面强度与密封程度的重要参数。研究高精度、高效率的混凝土管片粗糙度测量方法具有重要的工程价值和理论意义。

目前，混凝土表面粗糙度的测量手段有很多，主要分接触式和非接触式两种类型。其中，接触式测量方法包括触针法、铺砂法、比较法、印模法等，该类方法是对表面粗糙程度的一个直接测量，操作简单直观。然而，这种测量方法一方面会对混凝土管片表面造成一定程度的损坏；此外还操作耗时，费力，不适于大面积进行测量。非接触式测量方法，大都涉及到光学仪器，如光切法，激光扫描法、全息法等，此类测量方法精度高，速度快，对待测面不产生损伤，但其测量设备购置成本高，操作复杂，当前主要用于实验室研究或大型、重要工程的测量，在中小型工程普及应用存在一定困难。

随着计算机的迅速发展，计算机视觉和图像处理技术得到快速普及，数字图像技术逐渐被工程测量领域接纳采用。该技术结合于图像测距原理，借助摄影设备便能完成图像采集，操作简单、成本低廉。已有研究中，数字图像技术已经被引入混凝土表面粗糙度的测量领域，但在实际工程中，数字图像技术还存在着如下不足，有待进行改进：

1、数字图像技术易受测量环境、操作手法的限制，无法获取优质、统一的图像数据，从而无法保证计算所得粗糙度的精度。

2、图像数据的数字化处理方法尚未实现简洁、易操作性，高效率、高精度的图像特征参数计算方法还有待研究。

2、现有的粗糙度计算公式多达上百种，引用的参数包括粗糙度轮廓指数、构造深度、起伏均方根等十余种，涉及露石混凝土表面，新、老混凝土表面等多种表面特点，且均取得了较好的应用，由此说明不同的结构表面存在其独特性，粗糙度的表征计算公式也存在差异，目前尚未出现针对衬砌表面粗糙度的成熟的计算公式，因此对其进行表征计算时，因站在已有的常见通式的基础下，结合真实条件，拟合得到高精度的计算公式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法，该隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法根据混凝土管片本身特点及测量条件，进行混凝土管片表面图像采集和处理，提取像素点灰度值等图像数据，引入图像特征参数值来描述混凝土管片图像粗糙度，因而能够得到高精度的混凝土管片表面粗糙度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种隧洞衬砌混凝土管片表面粗糙度的测量方法，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。