一種隧道內移動裝置的移位檢測方法
【專利摘要】本發明提出了一種隧道內移動裝置的移位檢測方法，有效修正移動裝置的位移，為移動裝置獲取隧道圖像提供更為精確的位移數據。本發明將隧道分為若干給定區間，利用紅外對管輸出位移傳感器測距復位信號，有效地解決了長距離位移測量帶來的誤差不斷積累問題；利用圖像算法檢測管片接縫位置并進行多次測量進行誤差分析，通過大量數據分析，得出由輪軌打滑和S形路線造成的位移測量誤差的概率分布模型，估計誤差期望，從而分配總誤差，降低每一段的測量誤差。
【專利說明】一種隧道內移動裝置的移位檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種隧道內移動裝置的移位檢測方法，其可以用于測量隧道車等移動 裝置的行進位移。
【背景技術】
[0002] 近年，有相關單位與學者提出了隧道表面信息自動化采集系統，該系統主要是利 用光學成像技術，在移動平臺上安裝相機設備，對地鐵隧道拍攝高清圖像并記錄圖像拍攝 位置。如果利用數字圖像處理與計算機視覺技術，對地鐵隧道圖像進行智能化檢測分析， 則可以實現地鐵隧道智能化信息監測與管理，對地鐵運營的安全維護有重要意義。在地鐵 隧道上高速移動拍攝隧道表面圖像具有很大的難度。移動平臺在高速前進過程中，通過輪 軌摩擦產生牽引力，該過程中不可避免地存在車輪打滑以及由于輪軌縫隙而以S形路線前 進。這給移動移動平臺的位移測量帶來很大的挑戰。由于隧道成像技術多采用高速線陣相 機拍攝，利用測量位移進行圖像融合，所以移動平臺位移測量的精度直接影響隧道成像的 準確度。此外，隧道鐵軌的沉降一方面影響車輛運行安全，另一方面也增加了移動平臺位移 測量的難度。
【發明內容】
[0003] 本發明提出了一種隧道內移動裝置的移位檢測方法，有效修正移動裝置的位移， 為移動裝置獲取隧道圖像提供更為精確的位移數據。
[0004] 本發明的技術方案是這樣實現的：
[0005] -種隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于包括以下步驟：
[0006] 在隧道給定的區間的兩端和移動裝置上分別安裝信號收發對，線陣CCD相機與位 移傳感器固定于移動裝置；
[0007] 移動裝置移動過程中，位移傳感器提供位移信號，線陣CCD相機根據該位移信號 獲取隧道內管片的圖像；
[0008] 沿著隧道延伸方向對圖像分塊壓縮存儲，降噪處理；
[0009] 利用梯度邊緣檢測算法以及圖像區域灰度特征對圖像進行分割，并作形態學膨脹 腐蝕與二值化處理，獲得輪廓特征；
[0010] 利用圖像直線檢測算法，由隧道管片輪廓特征提取相鄰管片接縫的輪廓信息，并 由位移傳感器獲得當前管片接縫的位置，已知該管片接縫在給定區間的位置，得出管片接 縫測量誤差；
[0011] 多次測量，比較同一管片接縫的測量誤差變化，獲得該管片位置的位移傳感器測 量誤差的概率分布模型；
[0012] 獲得每一管片的測量位移誤差的期望值，分配位移傳感器的測量值與區間總長度 的總誤差。
[0013] 在本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法中，根據給定區間內位移誤差的分 布，擬合誤差分布曲線，按該分布曲線，分配總誤差。
[0014] 在本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法中，將隧道分為若干個給定區間，各 區間之間設置紅外收發裝置。
[0015] 在本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法中，經給定區間后，位移傳感器的位 移值清零。
[0016] 在本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法中，圖像的降噪方法包括圖像增強以 及濾波算法。
[0017] 在本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法中，所述信號收發對由紅外發射裝置 和接收裝置組成。
[0018] 在本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法中，所述紅外接收裝置為紅外接收管 陣列，該紅外接收管陣列安裝在隧道車上，根據紅外線照射在紅外接收管陣列上的位置，計 算沉降。
[0019] 實施本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法，具有以下有益效果：本發明將隧 道分為若干給定區間，利用紅外對管輸出位移傳感器測距復位信號，有效地解決了長距離 位移測量帶來的誤差不斷積累問題；利用圖像算法檢測管片接縫位置并進行多次測量進行 誤差分析，通過大量數據分析，得出由輪軌打滑和S形路線造成的位移測量誤差的概率分 布模型，估計誤差期望，從而分配總誤差，降低每一段的測量誤差；利用高分辨率紅外接收 管陣列，可以有效監測特定位置鐵軌沉降。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明的隧道分割示意圖；
[0021] 圖2為本發明的一種實施方式下隧道內移動裝置；
[0022] 圖3本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法的流程圖；
[0023] 圖4為圖3的系統結構示意圖；
[0024] 圖5表示在存在打滑和S路線前進的前提下，車體實際運行位移曲線與傳感器測 得的位移曲線。
[0025] 圖6為待拼接的兩幅圖；
[0026] 圖7為兩幅圖拼接區域的拼接系數曲線圖；
[0027] 圖8為圖6的拼接結果。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述。
[0029] 參照圖4,位移傳感器可以是一個測距輪，一般情況下，車輪視為勻速運動。由于打 滑和S行進的存在，車體實際運行速度發生變化，車體位移一般小于位移傳感器測得的位 移，如圖5。在實際應用中，移動裝置需要拍攝隧道圖像并對拍攝位置進行標定，因此需要將 位移傳感器測得的行進速度和位移修正為車體的實際速度和位移，即根據每個位置打滑和 S行進程度的不同，適當削減位移傳感器測得的位移數據。
[0030] 如圖1，本發明的隧道內移動裝置的移位檢測方法，包括以下步驟：
[0031] SOI :將隧道分為若干個給定區間，例如隧道長度800m，分為100m長的八個區間， 每一區間又由多個隧道管片組成，如圖2所示。在隧道給定的區間的兩端和移動裝置上分 別安裝信號收發對，線陣CCD相機與位移傳感器固定于移動裝置，參照圖4。
[0032] S02 :移動裝置移動過程中，位移傳感器提供位移信號，線陣CCD相機根據該位移 信號獲取隧道內管片的圖像。利用多個高速線陣CCD相機、位移傳感器以及光照補償輔助 照明系統獲取隧道內部高清圖像。對單個線陣CCD相機的圖像進行融合，得到圖像I。并沿 著隧道延伸方向按固定單位長度對圖像分塊壓縮存儲ΙΛ，1 2,... IJ，n表示圖像分塊個數。
[0033] S03 :沿著隧道延伸方向對圖像分塊壓縮存儲，降噪處理。圖像分割算法選擇梯度 算子
【權利要求】
1. 一種隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于包括以下步驟： 在隧道給定的區間的兩端和移動裝置上分別安裝信號收發對，線陣CCD相機與位移傳 感器固定于移動裝置； 移動裝置移動過程中，位移傳感器提供位移信號，線陣CCD相機根據該位移信號獲取 隧道內管片的圖像； 沿著隧道延伸方向對圖像分塊壓縮存，降噪處理； 利用梯度邊緣檢測算法以及圖像區域灰度特征對圖像進行分割，并作形態學膨脹腐蝕 與二值化處理，獲得輪廓特征； 利用圖像直線檢測算法，由隧道管片輪廓特征提取相鄰管片接縫的輪廓信息，并由位 移傳感器獲得當前管片接縫的位置，已知該管片接縫在給定區間的位置，得出管片接縫測 量誤差； 多次測量，比較同一管片接縫的測量誤差變化，獲得該管片位置的位移傳感器測量誤 差的概率分布模型； 獲得每一管片的位移誤差的期望值，分配位移傳感器的測量值與區間總長度的總誤 差。
2. 根據權利要求1所述的隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于，根據給定區 間內位移誤差的分布，擬合誤差分布曲線，按該分布曲線，分配總誤差。
3. 根據權利要求1所述的隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于，將隧道分為 若干個給定區間，各區間之間設置紅外收發裝置。
4. 根據權利要求1所述的隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于，經給定區間 后，位移傳感器的位移值清零。
5. 根據權利要求1所述的隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于，圖像的降噪 方法包括圖像增強以及濾波算法。
6. 根據權利要求1所述的隧道內移動裝置的移位檢測方法，其特征在于，所述紅外接 收裝置為紅外接收管陣列，該紅外接收管陣列安裝在隧道車上，根據紅外線照射在紅外接 收管陣列上的位置，計算沉降。
7. -種隧道病害的識別方法，其特征在于，采用權利要求1至6任意一項所述的位移測 量方法測量校正平臺的位移。
8. -種隧道缺陷的高速檢測方法，其特征在于，采用權利要求1至6任意一項所述的位 移測量方法校正檢測平臺的位移。
【文檔編號】G01B11/02GK104266591SQ201410512887
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】樊曉莉, 樊曉東, 惠艷萍, 孟俊華, 唐文平, 劉家賓, 馮欣, 馮賓, 田明 申請人:樊曉莉