CN110593957A - 一种隧道巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道巡检方法，包括以下步骤：S1：探伤移动平台进入隧道区域，将探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个CCD相机与隧道内衬面的距离一致，然后启动隧道巡检；S2：根据探伤移动平台的位移量，每隔固定距离发送同步脉冲周期信号触发多个CCD相机、多个辅助光源同步工作，进行隧道内衬图像的拍摄；S3：对隧道内衬图像进行实时采集，并结合同步脉冲周期信号对隧道内衬图像进行编号；S4：对编号之后的隧道内衬图像进行图像识别及病害点标注，同时，对病害点标注之后的隧道内衬图像进行拼接并实时显示。本发明具有检测速度快、时效性高、识别准确度高、巡检定位准、拍摄图像清晰的技术特点。
Description
技术领域
本发明属于隧道巡检技术领域，尤其涉及一种隧道巡检方法。
背景技术
随着这几年的城市轨道交通迅速发展，地铁隧道的安全越来越受到重视；隧道中的开裂、渗漏、漏缆等隧道病害问题会严重影响轨道交通的安全，因此隧道巡检工作就显得尤其重要。
目前，国内隧道巡检工作主要依靠人工作业，这导致目前隧道巡检作业整体效率低下，准确率低，容易漏检，耗时长等问题。而目前自动智能巡检装置大多用于大型探伤车结构复杂、成本较高，特别地，现有的巡检探伤车时效性不高，需要首先进行隧道图像采集，由于图像处理的难度大、速度慢，需待收集完隧道的所有图像，再在后台平台进行隧道图像处理及病害点检测，在发现病害之后再去通知检修等部门去处理，如此导致隧道的巡检及后期处理的周期十分长。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种隧道巡检方法，具有检测速度快、时效性高、识别准确度高、巡检定位准、拍摄图像清晰的技术特点。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种隧道巡检方法，包括以下步骤：
S1：探伤移动平台进入隧道区域，将探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个CCD相机与隧道内衬面的距离一致，然后启动隧道巡检；
S2：根据探伤移动平台的位移量，每隔固定距离发送同步脉冲周期信号触发多个CCD相机、多个用于CCD相机拍摄曝光的辅助光源同步工作，进行隧道内衬图像的拍摄；
S3：对隧道内衬图像进行实时采集，并结合同步脉冲周期信号对隧道内衬图像进行编号；
S4：对编号之后的隧道内衬图像进行图像识别、病害点标注和在线报警，同时，对病害点标注之后的隧道内衬图像进行拼接并实时显示。
进一步优选的，在步骤S1至S4执行过程中，还包括以下步骤：读取隧道内的定位标签，根据定位标签的隧道结构信息对辅助光源进行亮度与曝光参数调整，以改变图像景深效果从而获取清晰图像。
进一步优选的，步骤S4还包括以下步骤：若图像识别检测出病害点，则将病害点信息写入隧道内的定位标签。
进一步优选的，步骤S2具体包括以下步骤：
S21：根据探伤移动平台的位移量产生具有方向与位移量的脉冲信号；
S22：对脉冲信号进行整合及处理，得到同步脉冲周期信号，并判断当前探伤移动平台的行走方向以及脉冲数量获取探伤移动平台的里程，同时，对同步脉冲周期信号进行多分频输出，触发CCD相机及辅助光源同步工作，进行隧道内衬图像的拍摄。
进一步优选的，在步骤S1至S4执行过程中，还包括以下步骤：读取隧道内的定位标签，根据定位标签内的定位信息对探伤移动平台进行里程校正。
进一步优选的，步骤S4中，图像识别具体包括以下步骤：
A1：接收隧道内村图像并存储；
A2：对隧道内村图像的重复区进行识别与图像剪裁；
A3：对剪裁后的隧道内村图像进行图像过滤，并对图像过滤得到隧道内村图像中的杂质因素进行平滑处理；
A4：对杂质因素的像素灰度值进行整体抑制，并对整体抑制后的隧道内村图像进行初步识别，将疑似病害点的像素灰度值进行整体加强；
A5：通过疑似病害点与理论模型进行相似度对比，判断疑似病害点是否为病害点，并反馈病害点信息。
本发明与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)本发明将所述探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个所述CCD相机与隧道内衬面的距离一致，如此，在拍摄过程中无需调整焦距等参数，采集图像不易发生变形，每个镜头拍摄的图像实际大小一致，大大减小了图像处理的难度，便于图像的实时处理，提高了隧道巡检系统的识别速度与拼接速度，从而可实现现场的实时显示，用户可通过实时显示的内容进行巡检的现场处理或者及时通知有关部门进行处理，大大提高了隧道巡检时效性，达到了效率高、检测时间短、精确度高、不容易发生漏检的技术效果；
2)本发明读取与写入定位标签的操作，可进行病害点的标记、辅助光源调整、探伤移动平台的里程校正，方便了后期的复检，以及自动改变光源亮度、曝光参数，从而改变图像景深效果拍摄出清晰图像，同时里程校正也提高了病害点定位的准确性，达到了病害点可追溯、巡检定位准、拍摄图像清晰的技术效果；
3)本发明通过图像裁剪减少识别区域、图像过滤减少干扰识别的杂质因素、图像增强抑制杂质因素并识别及突出疑似病害点、通过相似度对比确认是否为病害点，达到了识别速度快、识别准确度高的技术效果。
附图说明
图1为本发明的一种隧道检测方法的整体流程图；
图2为本发明的一种隧道巡检方法的同步触发流程图；
图3为本发明的一种隧道巡检方法的病害识别流程图；
图4为一种隧道巡检系统的整体结构示意图；
图5为一种隧道巡检系统的隧道巡检图像采集装置结构图；
图6为一种隧道巡检系统的CCD相机位置关系示意图；
图7为一种隧道巡检系统的架构框图。
附图标记说明：
1-隧道巡检图像采集装置；11-CCD相机；12-辅助光源；13-固定支架；131-支撑杆；132-固定块；133-底架；2-探伤移动平台；31-计算机；32-显示器；33-同步编码器；34-数据采集器；35-定位装置。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种隧道巡检方法作进一步详细说明。
参看图1，本申请提供了一种隧道巡检方法，包括以下步骤：
S1：探伤移动平台进入隧道区域，将探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个CCD相机与隧道内衬面的距离一致，然后启动隧道巡检；
S2：根据探伤移动平台的位移量，每隔固定距离发送同步脉冲周期信号触发多个CCD相机、多个用于CCD相机拍摄曝光的辅助光源同步工作，进行隧道内衬图像的拍摄；
S3：对隧道内衬图像进行实时采集，并结合同步脉冲周期信号对隧道内衬图像进行编号；
S4：对编号之后的隧道内衬图像进行图像识别、病害点标注和在线报警，同时，对病害点标注之后的隧道内衬图像进行拼接并实时显示。
现对本实施例进行详细说明：
参看图4、图5和图7，本实施例的探伤移动平台2可以为双轨探伤车，可在钢轨上移动，双轨探伤车上安装有隧道巡检系统，用以执行本实施例的隧道巡检方法，隧道巡检系统包括：计算机31、显示器32、同步编码器33、数据采集器34、定位装置35、隧道巡检图像采集装置1，隧道巡检图像采集装置1包括CCD相机11、辅助光源12、固定支架13，固定支架又包括支撑杆131、固定块132、底架133。本实施例的隧道巡检方法的可执行体包括但不限于上述的双轨探伤车。
参看图6，本实施例的步骤S1为：探伤移动平台进入隧道区域，将探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个CCD相机与隧道内衬面的距离一致，然后启动隧道巡检。
本实施例将所述探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个所述CCD相机与隧道内衬面的距离一致，如此，在拍摄过程中无需调整焦距等参数，采集图像不易发生变形，每个镜头拍摄的图像实际大小一致，大大减小了图像处理的难度，便于图像的实时处理，提高了隧道巡检系统的识别速度与拼接速度，从而可实现现场的实时显示，用户可通过实时显示的内容进行巡检的现场处理或者及时通知有关部门进行处理，大大提高了隧道巡检时效性，达到了效率高、检测时间短、精确度高、不容易发生漏检的技术效果。
参看图2，本实施例的步骤S2为：同步编码器随着双轨探伤车前进自触发同步脉冲周期信号，并同时将信号发送给CCD相机以及辅助光源，使其同步工作，并每行驶固定的距离后完成一次图像采集；
步骤S2具体包括以下步骤：S21：在双规探伤车移动时，编码器根据车体的位移量产生具有方向与位移量的A+、B+、A-、B-信号，并将产生的信号传输至信号处理器；S22：信号处理器对同步编码器产生的脉冲信号进行整合及处理，判断当前搭载隧道巡检系统的双轨探伤车的行走方向以及脉冲数量，判断相应编码值并上传至计算机，并通过合适的多分频传输，触发CCD面阵相机及光源控制器工作；S23：CCD相机及辅助光源的控制器接收到相应脉冲信号，CCD相机触发工作用于采集隧道内衬图像数据，光源控制器接受脉冲信号后控制光源的开关频率同步CCD面阵相机拍摄频率，保证CCD面阵相机拍摄时隧道内足够明亮。
本实施例的步骤S3为：数据采集器对图像实时进行采集，并结合同步编码器对相应的图像进行编号处理后通过各种通讯方式：以太网、蓝牙、Zigbee、WLAN或者RS232、RS485等通讯方式上传给计算机；
本实施例的步骤S4为：计算机对编号之后的隧道内衬图像进行图像识别、病害点标注和在线报警，同时，对病害点标注之后的隧道内衬图像进行拼接并实时显示。具体地，计算机通过局部图像灰度差异性特征实现渗漏水识别，通过线性灰度差异性特征实现管线脱落等自动识别功能，根据识别的结果进行病害点标记以及在线报警，在线报警可通过显示器进行提示报警，也可通过指示灯和/或声音等进行报警。计算机将经过识别并标注病害点的隧道内衬图像调用，并通过算法将同一时刻CCD相机获取的图像进行拼接以更加直观的展示完整的隧道内衬图像。
其中，通过前期大量现场采集隧道内部图像，大量分析统计人行站台、电气线缆管道、隧道管片接缝、消防通道指示灯、电器盒、消防紧急电话、列车站台、消防管道、楼梯等正常图像与问题图像内容形成的区域灰度差异，为隧道巡检的图像识别做基础技术准备。具体地，参看图3，图像识别具体包括以下步骤：A1：通过频闪面阵LED光源的辅助光源和CCD面阵相机的配合，连续采集整个隧道内衬图像，并保存下来；A2：对隧道内村图像的重复区进行识别与图像剪裁；A3：通过图像过滤将隧道管片、站台等的一些随机分布的杂质进行过滤，使的隧道管片、站台等表面更加平滑，有助于提高隧道智能算法的效率；A4：图像增强：对拍摄到的普通隧道管片、站台等表面图像像素灰度值进行整体抑制，对类似裂纹、渗漏水等特殊点整体加强，有利于隧道病害识别算法快速筛选出疑似病害点；A5：通过疑似病害点与理论模型进行相似度对比，相似度符合理论模型的判断疑似病害点为病害点，并反馈病害点信息。
本实施例通过图像裁剪减少识别区域、图像过滤减少干扰识别的杂质因素、图像增强抑制杂质因素并识别及突出疑似病害点、通过相似度对比确认是否为病害点，达到了识别速度快、识别准确度高的技术效果。
较优地，步骤S4还包括以下步骤：对于识别得到的病害点，通过定位装置在定位标签处写入相应信息，便于后期复查，定位装置可基于RFID技术。
较优地，在步骤S1至S4执行过程中，即双轨探伤车行驶过程中，通过定位装置进行整公里打标，在隧道尺寸变化处通过定位标签提前通知隧道巡检系统，隧道巡检系统到达该位置自动改变光源亮度、曝光参数，从而改变图像景深效果，拍摄清晰图像。具体地，定位装置通过车载阅读器进行读取标签信息，用以太网、蓝牙、Zigbee、WLAN或者RS232、RS485等通讯方式将标签信息传入计算机并在后台生成台账，如果该标签处是整公里里程标签、系统会自动触发里程校正，若该处经过智能识别有病害则巡检系统会自动打标。若行驶经过隧道结构尺寸变化地段，可以通过定位标签提前通知巡检系统，巡检系统到达该位置自动改变光源亮度、曝光参数，从而改变图像景深效果，拍摄清晰图像。
本实施例的读取与写入定位标签的操作，可进行病害点的标记、辅助光源调整、探伤移动平台的里程校正，方便了后期的复检，以及自动改变光源亮度、曝光参数，从而改变图像景深效果拍摄出清晰图像，同时里程校正也提高了病害点定位的准确性，达到了病害点可追溯、巡检定位准、图像清晰的技术效果；
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种隧道巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：探伤移动平台进入隧道区域，将所述探伤移动平台上的多个CCD相机所在的圆环中心调整为隧道的圆心位置，以保证多个所述CCD相机与隧道内衬面的距离一致，然后启动隧道巡检；
S2：根据所述探伤移动平台的位移量，每隔固定距离发送同步脉冲周期信号触发多个所述CCD相机、多个用于所述CCD相机拍摄曝光的辅助光源同步工作，进行隧道内衬图像的拍摄；
S3：对所述隧道内衬图像进行实时采集，并结合所述同步脉冲周期信号对所述隧道内衬图像进行编号；
S4：对所述编号之后的所述隧道内衬图像进行图像识别、病害点标注和在线报警，进行图像识别及病害点标注和在线报警同时，对所述病害点标注之后的所述隧道内衬图像进行拼接并实时显示。
2.根据权利要求1所述的隧道巡检方法，其特征在于，在所述步骤S1至S4执行过程中，还包括以下步骤：读取隧道内的定位标签，根据所述定位标签的隧道结构信息对所述辅助光源进行亮度与曝光参数调整，以改变图像景深效果从而获取清晰图像。
3.根据权利要求1所述的隧道巡检方法，其特征在于，所述步骤S4还包括以下步骤：若所述图像识别检测出病害点，则将病害点信息写入隧道内的定位标签。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的隧道巡检方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21：根据所述探伤移动平台的位移量产生具有方向与位移量的脉冲信号；
S22：对所述脉冲信号进行整合及处理，得到所述同步脉冲周期信号，并判断当前所述探伤移动平台的行走方向以及脉冲数量获取所述探伤移动平台的里程，同时，对所述同步脉冲周期信号进行多分频输出，触发所述CCD相机及辅助光源同步工作，进行隧道内衬图像的拍摄。
5.根据权利要求4所述的隧道巡检方法，其特征在于，在所述步骤S1至S4执行过程中，还包括以下步骤：读取隧道内的定位标签，根据所述定位标签内的定位信息对所述探伤移动平台进行里程校正。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的隧道巡检方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述图像识别具体包括以下步骤：
A1：接收所述隧道内村图像并存储；
A2：对所述隧道内村图像的重复区进行识别与图像剪裁；
A3：对剪裁后的所述隧道内村图像进行图像过滤，并对图像过滤得到所述隧道内村图像中的杂质因素进行平滑处理；
A4：对所述杂质因素的像素灰度值进行整体抑制，并对所述整体抑制后的所述隧道内村图像进行初步识别，将疑似病害点的像素灰度值进行整体加强；
A5：通过所述疑似病害点与理论模型进行相似度对比，判断所述疑似病害点是否为病害点，并反馈病害点信息。
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Denomination of invention: A tunnel inspection method Granted publication date: 20210928 Pledgee: Huangpu Sub branch of Bank of Shanghai Co.,Ltd. Pledgor: SHANGHAI ORIENTAL MARITIME ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024310000150 |
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