【摘要】：近年來,隨著我國隧道建設(shè)的快速發(fā)展,隧道里程不斷增加,隨之而來的隧道病害檢測越來越受到養(yǎng)護(hù)部門的重視。在諸多病害中,襯砌裂縫最為常見,直接反映了襯砌的受力情況,對研究隧道病害至關(guān)重要。目前,常見的襯砌裂縫檢測主要依賴人工,這種靠肉眼觀測和借助工具測量的方法,無法保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對目前的檢測現(xiàn)狀和檢測需求,本文進(jìn)行了基于圖像處理的車載式隧道襯砌裂縫檢測系統(tǒng)的研究工作,主要研究內(nèi)容如下:(1)本文研究了系統(tǒng)的功能及總體結(jié)構(gòu),同時(shí)基于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與工作原理進(jìn)行了實(shí)車平臺(tái)的搭建,并對電動(dòng)滑軌車廂、CCD相機(jī)、相機(jī)支架、圖像采集卡、輔助照明裝置、旋轉(zhuǎn)編碼器等車載設(shè)備進(jìn)行了選型和安裝。實(shí)際檢測過程中,車輛以一定速度在隧道中行駛,利用多臺(tái)相機(jī)掃描襯砌表面獲取裂縫圖像并實(shí)時(shí)保存,最后通過對圖像的離線處理得到裂縫信息。(2)在對圖像進(jìn)行預(yù)處理及拼接的過程中,本文針對圖像光照不均的問題,采用基于改進(jìn)MSR與雙邊濾波融合的算法進(jìn)行了還原;對于圖像中襯砌接縫干擾的問題,利用基于直線與角度特征的方法進(jìn)行了去除;考慮到裂縫與襯砌背景的對比度不是很明顯的問題,采用了灰度變換和對比度增強(qiáng)凸顯裂縫信息。同時(shí)基于SIFT尺度不變特征和加權(quán)平均融合的算法對裂縫圖像序列進(jìn)行了拼接和融合處理。(3)在對圖像進(jìn)行識(shí)別與分類的過程中,本文利用Deriche濾波器對圖像進(jìn)行了邊緣檢測,采用基于線性插值的圖像分塊分割方法對拼接后的襯砌全景圖像進(jìn)行了分塊并使用最大熵法計(jì)算了分塊后各子塊圖像的全局閾值。然后利用形態(tài)學(xué)算法去除孤立的噪點(diǎn),采用基于裂縫區(qū)域形狀特征和區(qū)域延伸的方法去除噪聲并連接斷裂的裂縫。最后對裂縫進(jìn)行細(xì)化并根據(jù)相關(guān)特征參數(shù)對提取到的裂縫進(jìn)行了分類。(4)本系統(tǒng)基于Halcon和Visual Studio聯(lián)合開發(fā)環(huán)境進(jìn)行了真實(shí)隧道場景下的檢測實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比于人工檢測,本系統(tǒng)對隧道襯砌裂縫的檢測快速且準(zhǔn)確,滿足了設(shè)計(jì)之初的要求。本文的研究取得了階段性的成果,為所依托的科研項(xiàng)目的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。
【圖文】：

為縱向、橫向、斜向裂縫三種[13]，如圖1.4所示。其中，縱向裂縫大多屬于結(jié)構(gòu)裂縫，最為常見，危害也最大，，一般沿隧道縱軸線方向擴(kuò)展，與隧道縱軸線平行或者基本平行，主要出現(xiàn)在拱腰或拱肩。掉拱、邊墻折斷等比較危險(xiǎn)的病害基本都是因?yàn)榭v向裂縫發(fā)展到一定程度引起的。其次便是斜向裂縫，它同縱向裂縫一樣都屬于結(jié)構(gòu)裂縫，經(jīng)常被稱為網(wǎng)狀裂縫，一般與隧道縱軸線呈30 45 分布，幾條斜向裂縫交叉很容易導(dǎo)致襯砌掉塊。橫向裂縫也稱環(huán)向裂縫，主要由圍巖壓力變化、地基不均勻沉降等因素引起，大多發(fā)生在洞口及軟硬巖層交接地帶，對隧道的穩(wěn)定性影響不大。(a)縱向裂縫 (b)橫向裂縫 (c)斜向裂縫圖1.4 隧道襯砌裂縫類型（2）隧道襯砌裂縫分級(jí)與評(píng)價(jià)襯砌裂縫直接影響著隧道的正常使用

) L 5m D 3mm，發(fā)展趨勢較為平穩(wěn)) D 1mm，沒有發(fā)展趨勢 L ，D分別表示裂縫的長度和寬度�？p檢測方法分類砌裂縫，早期的檢測主要依靠人工，當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不是在不斷探索和研究新的方法，很多新技術(shù)逐漸被運(yùn)用性和自動(dòng)化的程度主要分為傳統(tǒng)人工檢測和自動(dòng)化檢測的操作一般較為復(fù)雜，主要有以下兩種：眼檢測。人工肉眼檢測是最傳統(tǒng)的方式，如圖 1.5 所，以肉眼觀察為主，借助塞尺或裂縫寬度對比卡對襯砌位置、形狀及嚴(yán)重程度[14]。這種方法需要花費(fèi)大量的人測結(jié)果受人為影響較大。同時(shí)，在隧道等半封閉場所，甚至還有可能造成交通事故[15]。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U456;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2632799