[发明专利]一种隧道三维成像方法及系统

摘要

本发明公开了一种隧道三维成像方法及系统，属于交通隧道检测成像技术领域。本发明将激光扫描与超声波探测技术结合，通过保持激光扫描成像仪与超声换能器的相对位置固定，将激光扫描成像仪的光轴与超声换能器的声波发射方向平行布置的方式，测定超声换能器与激光扫描成像仪的相对位置，将超声换能器检测的的反射信号所表征的一维数据，即反射面的深度结果转换为反射面的三维坐标，并能与隧道表面点云模型的坐标数据相对应，从而能够整合至激光扫描得到的点云数据中共同进行重建，得到包含隧道表面及深层构造的三维图像。

主权项

1.一种隧道三维成像方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)保持激光扫描成像仪与超声换能器的相对位置固定，将激光扫描成像仪的光轴与超声换能器的声波发射方向平行布置，通过激光与超声波同步扫描隧道，利用激光扫描隧道表面获取隧道表面点云中所有点在世界坐标系下的三维坐标；同时使用超声波纵波垂直于隧道表面扫描对应的激光扫描区域背后的注浆及土层，确定反射次数、反射界面的深度及各反射界面的反射次序，并记录超声换能器的三维坐标；(2)根据隧道表面点云生成隧道表面点云模型；根据超声换能器的三维坐标以及反射界面的深度获取反射界面坐标，根据反射界面坐标在隧道表面点云模型中添加反射界面点云，从而获得包含反射界面点云及隧道表面点云模型的原始点云模型；(3)将原始点云模型按照超声波反射次数进行区域划分，将原始点云模型划分为沿隧道轴向排列的多个区域；其中，反射次数最少的区域为正常区域，仅有隧道基础构造分层界面的反射信号；其余区域为缺陷区域，包括隧道基础构造分层界面的反射信号以及缺陷部位界面的反射信号；(4)将正常区域内隧道基础构造分层界面的反射界面点云进行重建，获得正常区域内隧道基础构造的三维轮廓；根据缺陷区域中的反射信号接收次序、正常区域内隧道基础构造分层界面的反射强度以及实际隧道基础构造的分层，确认缺陷区域内隧道基础构造的分层界面以及缺陷部位的反射界面；(5)将缺陷区域内的隧道基础构造分层界面的反射界面点云进行重建，获得缺陷区域内隧道基础构造的三维轮廓，并与正常区域内隧道基础构造的三维轮廓连接，获得整个隧道基础构造的三维轮廓；将缺陷部位的反射界面按照反射信号接收次序，两两一组合并重建，获得缺陷部位的三维轮廓，从而获得包含整个隧道基础构造的三维轮廓与缺陷部位的三维轮廓的隧道三维模型。