基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高速公路隧道檢測(cè)系統(tǒng)，特別是公開(kāi)一種基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)，是一種車(chē)載的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，采用圖像處理和激光掃描結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行隧道的病害與環(huán)境健康監(jiān)測(cè)，檢測(cè)速度更快，精度更高，對(duì)隧道病害的檢測(cè)成本大大降低。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前我國(guó)已從大規(guī)模修筑高速公路轉(zhuǎn)移到高速公路的使用、管理階段，隨著高速公路運(yùn)營(yíng)里程的激增，高速公路的結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)工作將日益繁重，為了確保高速公路的暢通，更好地為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，要求盡量縮短養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)間，一般情況下不得封閉交通。養(yǎng)護(hù)施工出現(xiàn)了新的特點(diǎn)，快速養(yǎng)護(hù)成為高速公路路面養(yǎng)護(hù)施工發(fā)展的必然趨勢(shì)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念日益被得到重視，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、快速養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為保障高速公路隧道結(jié)構(gòu)安全和增加隧道服役年限的重要手段。
[0003]國(guó)內(nèi)外針對(duì)路面缺陷檢測(cè)的公路智能檢測(cè)車(chē)已經(jīng)得到很好的應(yīng)用。公路智能檢測(cè)車(chē)是利用安裝在檢測(cè)車(chē)輛上的高速、高精度圖像采集與處理設(shè)備，在測(cè)量車(chē)以正常速度行駛的同時(shí)，進(jìn)行路面圖像采集與存儲(chǔ)。在獲得路面全部圖像后，利用圖像處理與分析軟件，對(duì)獲得的全部圖像進(jìn)行處理與分析，從中提取出路面破損、平整等方面的精確測(cè)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)裂縫的正確識(shí)別率達(dá)到90%以上，同時(shí)檢測(cè)路面平整度和車(chē)轍檢測(cè)。
[0004]然而，對(duì)于高速公路的隧道結(jié)構(gòu)的病害檢測(cè)，對(duì)比路面檢測(cè)來(lái)說(shuō)，更有一系列的技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)一直沒(méi)有推出合適的快速檢測(cè)裝備。高速公路的隧道結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害主要表現(xiàn)為襯砌裂縫、斷面變形、錯(cuò)臺(tái)錯(cuò)縫、滲漏水、蜂窩麻面、剝落剝離等。目前對(duì)高速公路隧道病害大部分仍采取人工檢查的方式，不僅效率低，精度差，也嚴(yán)重影響公路正常通行。傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)檢查手段方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足高速公路的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，必須設(shè)計(jì)一種先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)機(jī)械和施工方法，縮短養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)占用車(chē)道的時(shí)間，減少交通阻塞，最大限度地實(shí)施快速養(yǎng)護(hù)。
[0005]隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，針對(duì)隧道結(jié)構(gòu)各種病害損傷情況的評(píng)價(jià)，有條件開(kāi)發(fā)使用各種檢測(cè)儀器，采用激光、超聲波等非接觸傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測(cè)操作更加便捷和高效開(kāi)始成為一種可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)，以圖像處理和激光掃描結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行隧道的病害與環(huán)境檢測(cè)，并采用車(chē)載自動(dòng)監(jiān)測(cè)的方法，能夠更全面的獲取隧道的數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，監(jiān)測(cè)速度更快，精度更高，成本大大降低。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)和WEB展示系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括檢測(cè)車(chē)車(chē)體、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng)，所述的供電系統(tǒng)設(shè)有發(fā)電機(jī)和不間斷電源UPS，所述的控制系統(tǒng)采用工控機(jī)控制，所述的環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)采用一氧化碳檢測(cè)儀和風(fēng)速儀，其特征在于:所述的圖像采集系統(tǒng)包括光源、第一圖像獲取裝置、第二圖像獲取裝置、里程定位裝置、照度檢測(cè)裝置及安裝于車(chē)頂?shù)慕饘傩∏?，所述的光源采用波長(zhǎng)950nm以上的光，光源發(fā)出均勻柔和的光線(xiàn)，第一圖像獲取裝置需屏蔽外部可見(jiàn)光，而第二圖像獲取裝置需屏蔽900nm以上的光，分別在兩圖像獲取裝置的鏡頭前設(shè)置相應(yīng)的濾光片，第一圖像獲取裝置設(shè)置的濾光片只允許950nm及以上的光透過(guò)，第二圖像獲取裝置的濾光片只允許900nm以下的光透過(guò)，第一圖像獲取裝置獲取襯砌表觀(guān)病害信息圖像，第二圖像獲取裝置獲取隧道全程環(huán)境照度圖像，第一圖像獲取裝置和第二圖像獲取裝置采集的圖像位置信息分別與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，所述的激光掃描系統(tǒng)為隧道的輪廓掃描裝置。
[0008]所述的光源發(fā)出950nm以上波長(zhǎng)的光，并覆蓋有透明介質(zhì)層，所述的透明介質(zhì)層內(nèi)表面采用磨砂處理，使透過(guò)該介質(zhì)層的光線(xiàn)發(fā)散，保證光源發(fā)出的光線(xiàn)均勻柔和，避免眩光。
[0009]所述的金屬小球外部涂刷白色啞光漆，保證第二圖像獲取裝置采集的隧道全程圖像無(wú)眩光。
[0010]所述的第一圖像獲取裝置采集的圖像位置信息與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，建立隧道的襯砌表觀(guān)病害分布位置圖。
[0011]所述的第二圖像獲取裝置以金屬小球?yàn)槟繕?biāo)物，在隧道內(nèi)全線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像，實(shí)時(shí)對(duì)小球圖像的照度進(jìn)行分析，提取各張小球圖像的照度，并與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，建立隧道內(nèi)部照度曲線(xiàn)。
[0012]所述的輪廓掃描裝置在檢測(cè)車(chē)的行車(chē)過(guò)程中通過(guò)激光掃描儀對(duì)隧道輪廓進(jìn)行快速掃描，其掃描獲得的圖像位置信息與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，建立隧道三維點(diǎn)云。
[0013]本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)，其檢測(cè)車(chē)在隧道中行駛時(shí)，通過(guò)車(chē)載的檢測(cè)設(shè)備定期對(duì)隧道表面進(jìn)行連續(xù)掃描檢測(cè)，同時(shí)對(duì)隧道表面進(jìn)行全方位圖像采集，結(jié)合激光掃描系統(tǒng)的橫向定位和檢測(cè)車(chē)的縱向定位，獲得全面、豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)傳給工控機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)進(jìn)行采集信息的分析處理，得到隧道的滲漏水、剝落、裂縫、以及隧道輪廓等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)隧道的健康監(jiān)測(cè)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，本實(shí)用新型具有很大的優(yōu)勢(shì)，由于采用車(chē)載自動(dòng)監(jiān)測(cè)的方法，能夠更全面的獲取隧道的數(shù)據(jù)，而且監(jiān)測(cè)速度更快，精度更高，檢測(cè)操作更加便捷和高效，成本大大降低。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型工作流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]根據(jù)附圖1和2，本實(shí)用新型一種基于機(jī)器視覺(jué)的高速公路隧道檢測(cè)車(chē)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)和WEB展示系統(tǒng)。
[0018]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)車(chē)上的車(chē)載設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括檢測(cè)車(chē)車(chē)體、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng)。
[0019]供電系統(tǒng)設(shè)有發(fā)電機(jī)和不間斷電源UPS，為所有車(chē)載設(shè)備供電，以保證設(shè)備正常工作。
[0020]控制系統(tǒng)采用工控機(jī)，控制各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0021]環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)采用一氧化碳檢測(cè)儀和風(fēng)速儀。
[0022]圖像采集系統(tǒng)包括光源、第一圖像獲取裝置、第二圖像獲取裝置、里程定位裝置、照度檢測(cè)裝置及及安裝于車(chē)頂?shù)慕饘傩∏颉９庠窗l(fā)出950nm以上波長(zhǎng)的光，并覆蓋有透明介質(zhì)層，所述的透明介質(zhì)層內(nèi)表面采用磨砂處理，使透過(guò)該介質(zhì)層的光線(xiàn)發(fā)散，保證光源發(fā)出的光線(xiàn)均勻柔和，避免眩光。金屬小球外部涂刷白色啞光漆，保證第二圖像獲取裝置采集的隧道全程圖像無(wú)眩光。
[0023]第一圖像獲取裝置需屏蔽外部可見(jiàn)光，而第二圖像獲取裝置需屏蔽900nm以上的光，分別在兩圖像獲取裝置的鏡頭前設(shè)置相應(yīng)的濾光片，第一圖像獲取裝置設(shè)置的濾光片只允許950nm及以上的光透過(guò)，第二圖像獲取裝置的濾光片只允許900nm以下的光透過(guò)，第一圖像獲取裝置獲取襯砌表觀(guān)病害信息圖像，第二圖像獲取裝置獲取隧道全程環(huán)境照度圖像，第一圖像獲取裝置和第二圖像獲取裝置采集的圖像位置信息分別與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，第一圖像獲取裝置建立隧道的襯砌表觀(guān)病害分布位置圖。第二圖像獲取裝置以金屬小球?yàn)槟繕?biāo)物，在隧道內(nèi)全線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像，實(shí)時(shí)對(duì)小球圖像的照度進(jìn)行分析，提取各張小球圖像的照度，并與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，建立隧道內(nèi)部照度曲線(xiàn)。
[0024]激光掃描系統(tǒng)為隧道的輪廓掃描裝置。輪廓掃描裝置在檢測(cè)車(chē)的行車(chē)過(guò)程中通過(guò)激光掃描儀對(duì)隧道輪廓進(jìn)行快速掃描，其掃描獲得的圖像位置信息與里程定位裝置的里程對(duì)應(yīng)，建立隧道三維點(diǎn)云。
[0025]數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集回來(lái)的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析及管理，并上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。其中隧道斷面生成服務(wù)將輪廓掃描裝置采集的隧道輪廓數(shù)據(jù)處理后生成隧