CN107064172A - 一种隧道衬砌裂缝快速检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道衬砌裂缝快速检测系统，包括CCD相机、补光单元、电源单元、图像采集单元、存储单元和计算机，所述CCD相机对隧道表面进行扫描获取裂缝图像，并将图像实时传输至图像采集单元；所述图像采集单元将裂缝图像数据传输至计算机；所述计算机对图像数据进行图像识别，从而得到隧道裂缝信息；所述补光单元用于在CCD相机拍摄取时进行补光。本发明采用全自动化数据采集、处理，不需要人为干预，识别、测量速度快，精度高、成本低。

Description

一种隧道衬砌裂缝快速检测系统

技术领域

本发明涉及道路、隧道的缺陷检测和图像识别技术，尤其涉及到一种隧道衬砌裂缝快速检测系统。

背景技术

目前，隧道裂缝检测方法是采用在隧道衬砌表面预埋导电涂层，通过电气方式检测电阻大小，来判断是否有裂缝。专利号为201220421638.9、名称为“隧道衬砌裂缝检测系统”的中国公开专利，提供了一个典型的技术方案，隧道衬砌内表面沿圆周方向设有形成回路的导电涂料层，所述导电涂层沿隧道纵向布置。通过检测在隧道衬砌内表面加设的导电涂层的电阻值的大小，即可判断隧道衬砌是否出现裂缝，如果检测出的电阻值大于常规值，则隧道衬砌出现裂缝，反之则隧道衬砌良好。这种方法需要对每一个检测对象，进行预埋导电涂层，且隧道内属于阴暗潮湿的环境，预埋的导电涂层经过一段时间必将影像其检测性能，该方法使用不方便，也不易于普遍推广使用。

此外，这类隧道裂缝检测方法只能定性的识别出裂缝，不能定量的给出裂缝的位置、长度、宽度、形态等性能指标。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道衬砌裂缝快速检测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种隧道衬砌裂缝快速检测系统，包括CCD相机、补光单元、电源单元、图像采集单元、存储单元和计算机，所述CCD相机对隧道表面进行扫描获取裂缝图像，并将图像实时传输至图像采集单元；所述图像采集单元将裂缝图像数据传输至计算机；所述计算机对图像数据进行图像识别，从而得到隧道裂缝信息；所述补光单元用于在CCD相机拍摄取时进行补光。

进一步，所述图像采集单元为磁盘阵列。

进一步，所述CCD相机用编码器的同步脉冲信号，作为相机外部触发信号，使每次拍摄的图片包含位置信息，图片位置信息用于后期图像处理中的图片拼接处理。

进一步，所述补光单元包括服务器、分别与服务器连接的测速雷达、闪光灯、单反相机，所述服务器根据测速雷达测得的隧道激光红外采集车速度判断其行驶距离，然后同时向单反相机和闪光灯发送指令控制其同步工作。

进一步，所述服务器与单反相机之间还连接有全景相机，服务器通过全景相机向单反相机发送指令控制其与闪光灯同步工作。

进一步，所述闪光灯和单反相机均为多个，一个闪光灯与一个单反相机组成一组安装在一起并朝向同一个方向。

进一步，所述补光单元至少包括分别朝向上、左、右三个方向的三组闪光灯与单反相机。

进一步，所述测速雷达安装于隧道激光红外采集车车底。

进一步，所述服务器采用电脑主机。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明采用全自动化数据采集、处理，不需要人为干预，识别、测量速度快，精度高、成本低。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的原理框图；

图2为补光单元的结构图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种隧道衬砌裂缝快速检测系统，CCD相机、补光单元、电源单元、图像采集单元、存储单元和计算机，所述CCD相机对隧道表面进行扫描获取裂缝图像，并将图像实时传输至图像采集单元；所述图像采集单元将裂缝图像数据传输至计算机；所述计算机对图像数据进行图像识别，从而得到隧道裂缝信息；所述补光单元用于在CCD相机拍摄取时进行补光。

补光单元对隧道表面照射，对CCD相机进行补光。CCD相机对隧道表面进行扫描获取裂缝图像，通过网口或者CameraLink接口传输给图像采集单元，然后通过数据电缆输送给存储单元。在本发明中，存储单元为磁盘阵列，图像采集单元采集的数据传输到磁盘阵列中的硬盘，实时保存。由于采用磁盘阵列，大数据量的高分辨率图像数据的存储不会出现堵塞或丢帧现象。最后采用计算机对图像进行在线的处理分析，从而得到裂缝信息，包括裂缝的位置、长度、宽度以及形状。

车载CCD相机：采用工业面阵CCD相机。

补光设备：考虑到系统应用环境在隧道内，照明条件非常差，考虑到CCD相机的低光敏性，在CCD相机进行拍摄时，进行补光。

编码器：由于检测系统是具有一定速度的车载装置，为了后期图片的拼接，必须保证每次拍摄的图片包含位置信息，故采用编码器的同步脉冲信号，来作为相机外部触发信号，且触发频率可根据需求通过上位机软件进行设置。

以小车作为设备承载平台，在实际应用中，可以选取小型轿车作为载车平台。

如图2所示，所述补光单元，包括测速雷达、电脑主机、全景相机、单反相机3、补光灯1、闪光灯2，其中测速雷达、全景相机、闪光灯分别与电脑主机连接，单反相机与全景相机连接，单反相机3、补光灯1、闪光灯2安装在基板上，基板外设有保护罩，该保护罩包括安装于基板一侧的保护罩侧壁4和与保护罩侧壁4活动连接的可滑动保护罩5，在基板上安装有用于滑动连接可滑动保护罩5的滑轨。

上述设备的具体安装位置为：补光灯安装在保护罩侧壁4内侧，闪光灯与单反相机安装在一起位于补光灯一侧，测速雷达安装于隧道激光红外采集车的车底。

在本实施例中，闪光灯和单反相机组成三组，共有3个闪光灯和单反相机，三组如图2所示排布并位于补光灯一侧，中间一组单反相机镜头与闪光灯向上，是为了更清晰的拍摄隧道顶部；两边两组单反相机镜头与闪光灯分别向左右两侧，是为了拍摄隧道两壁。上述左右两侧是相对于隧道影像采集车的前进方向，其中前进方向为前。实际运用时，电脑主机可同时控制多组闪光灯单反相机工作，也可指定其中一组或多组工作。

本发明本中的补光单元主要是针对隧道激光红外采集车而设计的相机补光设备，此设备主要是在采集车采集数据的时候，遇到在光线不好或者比较昏暗的场景中，通过补光灯、闪光灯来获取相对清晰的照片，隧道中的裂缝、渗漏水能够清晰可见，从而清晰的呈现隧道病害隐患。

在本发明中，补光单元的工作过程如下：

(1)隧道激光红外采集车在光线不足的条件下工作的时候，先向四周拉开开覆盖在补光灯上边的灯罩或盖子，灯罩内侧是反光面，有反光、防尘的作用，再在电脑主机的主控面板上打开补光灯开关即可，此灯在夜间采集的时候是常开的。

(2)闪光灯和单反相机同步作业。首先由安装于采集车底部的测速雷达来采集距离信息，根据单反相机在特定的行驶速度下拍摄的横向覆盖面来决定单反相机拍摄距离的范围值(如5m、10m、15m……拍摄并闪光一次)，电脑主机对距离作出判断，然后分别向全景相机和闪光灯发送指令，全景相机在第一时间内向单反相机发送拍照指令，以达到拍照和闪光同步，增加拍摄照片的可视度，如此反复作业达到测量整个隧道的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：包括CCD相机、补光单元、电源单元、图像采集单元、存储单元和计算机，所述CCD相机对隧道表面进行扫描获取裂缝图像，并将图像实时传输至图像采集单元；所述图像采集单元将裂缝图像数据传输至计算机；所述计算机对图像数据进行图像识别，从而得到隧道裂缝信息；所述补光单元用于在CCD相机拍摄取时进行补光。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述图像采集单元为磁盘阵列。

3.根据权利要求1或2所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述CCD相机用编码器的同步脉冲信号，作为相机外部触发信号，使每次拍摄的图片包含位置信息，图片位置信息用于后期图像处理中的图片拼接处理。

4.根据权利要求1所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述补光单元包括服务器、分别与服务器连接的测速雷达、闪光灯、单反相机，所述服务器根据测速雷达测得的隧道激光红外采集车速度判断其行驶距离，然后同时向单反相机和闪光灯发送指令控制其同步工作。

5.根据权利要求4所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述服务器与单反相机之间还连接有全景相机，服务器通过全景相机向单反相机发送指令控制其与闪光灯同步工作。

6.根据权利要求4所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述闪光灯和单反相机均为多个，一个闪光灯与一个单反相机组成一组安装在一起并朝向同一个方向。

7.根据权利要求6所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述补光单元至少包括分别朝向上、左、右三个方向的三组闪光灯与单反相机。

8.根据权利要求7所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述测速雷达安装于隧道激光红外采集车车底。

9.根据权利要求8所述的隧道衬砌裂缝快速检测系统，其特征在于：所述服务器采用电脑主机。