一种移动式隧道检测系统的硬件设计与试验

综合图像处理和激光扫描两种技术优势,设计一套移动式隧道自动化检测系统,详细介绍了系统所达到的目标,给出了系统硬件设计方案,阐述了建立隧道扫描点云模型和隧道影像数据处理方法,通过对武汉大学珞珈山隧道进行数据采集和数据处理试验,结果表明,系统达到了预期效果,实现隧道内部表面三维点云和全景影像的快速自动化采集,可应用于隧道病害的检测分析。     

三维激光扫描技术在高铁隧道平整度检测中的应用

高质量的隧道衬砌平整度不但对二衬防水施工有至关重要的影响,而且也是保证隧道线型、结构受力均匀及运营期防水系统持久有效的重要条件之一。三维激光扫描技术是近代广泛应用于隧道工程的一种集光、机、电及信息技术于一体的综合测量技术,得益于其现场海量点云的快速采集和分析能力,为隧道表面的平整度检测提供了一种全新的、可实施手段。本文将重点介绍在德庆隧道将高密度的三维激光扫描点云与隧道三维设计及计算机算法相结合的方法,实现高精度、无遗漏及可视化的隧道内表面平整度检测实践。     

移动激光检测系统的隧道限界检测方法

为了解决传统方法对运营中的地铁和高铁隧道定期检测速度慢,工作人员劳动强度大等问题,该文设计了一套以相对测量方式获取隧道点云数据的移动隧道检测系统。基于该系统获取的点云数据,再对系统内部传感器进行标定,最终利用标定结果以及实测数据将点云转换到轨面坐标系下,能够在不利用任何隧道设计数据的情况下,高效、快速、低成本地完成隧道的限界检测。并且,通过现场实验对方法的可行性进行了验证,结果表明,本文中的移动激光检测系统以及相关方法能够满足限界检测的精度要求,为隧道的限界检测提供了一种新思路。     

一种顾及靶标控制的高精度隧道移动扫描方法

针对运营隧道检测无全球导航卫星系统(GNSS)信号，移动激光扫描难以获取绝对坐标系下三维点云数据的问题，该文提出一种顾及靶标控制的高精度隧道移动扫描方法。并将三维激光扫描仪、惯导、里程计、倾角仪集成为自移动三维激光扫描系统，利用倾角仪静态测量姿态角约束惯导数据，结合控制点坐标纠正测量线路轨迹，生成绝对坐标系下的三维点云数据。通过与组合导航对比以及现场实验验证，该方法绝对定位点位偏差可以控制在0.06 m以内。研究方法解决了隧道场景绝对定位难题，有效避免了由于卫星信号遮挡隧道移动扫描点云明显变形和误差急剧变大等情况，为轨道交通隧道三维显示、病害检测等后续分析提供了良好的数据支撑。     

地铁隧道结构机器视觉检测系统及应用分析

本文使用一种地铁隧道快速机器视觉检测系统,该系统采用深度学习算法,有效识别了采集图像中的病害特征。其软件平台能够方便隧道管理者实时查看和跟踪隧道病害信息。该检测系统应用于南宁地铁的检测,取得了较好的检测效果,能精确地识别隧道的裂缝、剥落和渗漏等病害,并从图像效果、定位精度、检测效率、识别率和检测精度4个方面与人工检测方法进行了对比分析。结果表明,该系统的图像采集效果显著优于人工方法;检测速度可达30 km/h;识别裂缝、剥落和渗漏的识别精度分别可达89%、100%和94%;能够识别面积为100 mm2的表面缺陷和裂缝宽度>0.2 mm的裂缝。     

改进Mask RCNN的盾构隧道渗漏水检测方法

渗漏水是盾构隧道结构存在潜在损伤或缺陷的重要表征,快速、准确检测出渗漏水位置,对隧道安全运营和维护具有重要意义。现有的方法大多采用光学影像对隧道渗漏水进行检测,受隧道内空间和光线条件限制,难以获得高质量病害图片。因此,本文提出了一种基于激光点云数据与改进Mask RCNN相结合的渗漏水检测方法。首先对激光点云反射强度进行修正;然后生成灰度图像并建立渗漏水病害数据集;最后在Mask RCNN算法中引入空洞卷积和变形卷积,实现了隧道渗漏水病害的快速检测。利用某地铁采集的数据进行验证,结果表明,本文提出的改进Mask RCNN算法相较于原始算法和FCN算法检测精度均有明显提升,在盾构隧道渗漏水识别方面性能表现较好。     

基于断面基准面点云模型的隧道管片分割与断面提取

隧道变形的精确测量对于掌握隧道衬砌结构的变化及其发展规律、保障隧道的安全运行具有重要意义。本文首先借助轨载移动三维激光测量系统获取地铁隧道的激光点云,结合隧道呈柱面的几何特点,提出一种基于断面基准面投影的盾构隧道点云模型构造方法;然后利用断面基准面点云的高度梯度与三维特征分割隧道管环并提取隧道断面,从而获取盾构隧道的连续横断面,为隧道变形监测提供基础。     

移动激光扫描技术下的隧道横断面提取及变形分析

移动激光扫描技术具有获取数据速度快、点密度大、精度高、无需拼站等优点,本文利用该技术获取的点云数据对隧道形变检测方法进行了研究和应用。首先,结合边界检测算法和随机抽样一致性算法计算隧道的空间中轴线,在此过程中省去了传统方法中对大量点云进行旋转的过程。其次,采用k近邻法计算各断面的缓冲区对点云进行分块,并利用投影法构建断面点集,提高了断面点集获取的速度。最后,提出了一种迭代椭圆拟合去噪的方法,在拟合出断面线的同时去除了噪声。最终通过与全站仪获取的断面数据进行对比验证了该方法的精度并将其应用在某段圆形盾构隧道上,采用隧道检测小车获取点云数据,每隔2 m截取一个断面,然后通过与理论断面的对比分析了隧道的形变情况。     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法.采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等.研...     

隧道洞口边坡变形监测的一种方法

结合工程实例介绍了一种在作业条件比较困难的情况下，不利用已知控制点，而是以相对固定点为已知点，用后方交会的方法建立一个近似于隧道施工坐标系的独立坐标系统作为变形监测的参考网。     

盾构隧道点云模块化提取方法

针对盾构隧道模块提取,本文提出了一种结合Hough直线检测和图像匹配的提取方法。首先基于RANSAC算法实现盾构隧道进行圆柱展开,并对张开的隧道点云二值化;然后采用带限制条件的Hough变换算法实现盾构隧道环的提取;最后基于隧道环片内封顶模块和邻接模块中部螺栓孔数和螺栓孔布局的特殊性匹配模块,结合环片构造尺寸精确提取模块点云。通过扫描某地铁获取的点云数据试验对本文算法进行验证。结果表明,本文算法可有效实现盾构隧道模块化提取。     

隧道洞口边坡变形监测的一种方法

结合工程实例介绍了一种在作业条件比较困难的情况下,不利用已知控制点,而是以相对固定点为已知点,用后方交会的方法建立一个近似于隧道施工坐标系的独立坐标系统作为变形监测的参考网.     

螺栓孔特征点云支持下的地铁盾构隧道环缝识别与环间错台量分析

管片错台是地铁盾构隧道全生命周期中常见的一种隧道病害。错台量过大,可能会使成型的隧道发生大面积的破损和渗漏,对地铁隧道的耐久性和安全性产生极大的威胁。基于三维激光扫描技术的错台检测通过确定环缝位置提取环缝两侧的断面,继而分析错台量。目前的环缝位置识别需要将点云数据转化为正射影像,再采用人工标注的方法,该方法效率低,精度极易受作业人员的影响。本文提出了一种基于螺栓孔特征点云的地铁盾构隧道环缝识别方法,无需生成正射影像,充分利用盾构隧道既有特征点云,能够准确、快速地识别环缝位置,并在此基础上结合杭州市实际地铁工程进行环间错台检测以验证该方法。结果表明,相较于传统的隧道检测手段,该方法效率高,检测全面且监测结果能够达到工程应用的精度要求。     

面向地铁隧道表面渗漏水的快速检测技术

随着地铁运营时间的不断增加、地下水位的上涨,地铁隧道渗漏水情况日益严重,已严重影响地铁隧道的安全运行。传统的检测方法为人工现场巡查,效率低、准确率差,高自动化、高精度、高稳定性的漏水检测方法是改进传统检测方法的关键。因此,本文提出了一种利用移动激光扫描隧道进行渗漏水检测的深度学习方法。该方法由以下部分组成:①利用获取的隧道衬砌点云建立渗漏水数据集;②通过基于掩码区域卷积神经网络进行自动渗漏检测。在南京地铁2号线奥体东—兴隆大街测试结果表明,本文方法实现了隧道衬砌漏水在二维平面的自动化检测和评价,为检测人员提供了直观的漏水信息展示。     

基于空间圆模型的隧道全局中轴线提取方法

隧道中轴线不仅能够检核隧道竣工测量,而且在隧道变形监测中其精度直接影响横断面提取的准确性。本文提出一种精确提取隧道全局中轴线的方法:首先将隧道三维点云投影至水平面形成平面点云,并采用Delaunay三角网算法获取点云边界;其次利用点云边界中转折点间的距离与隧道直径的关系提取出隧道边界线;然后依据隧道边界和中心的几何关系提取出水平中轴线,并以此提取隧道横断面;最后对隧道横断面进行空间圆模型拟合生成隧道中轴线。通过实验分析,本文方法能够适应于长距离、弯曲型隧道,为隧道中轴线提取研究提供借鉴依据。     

三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的应用

从三维激光扫描仪的工作原理出发,阐述了三维激光扫描测量点云数据坐标转换优化设计,并详细介绍了三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的点云数据采集流程、处理方法及成果分析,通过与传统方法对比分析验证了三维激光扫描技术在隧道检测中的精度与可靠性,并结合工程实例证明该方法能有效的获取地铁隧道断面测量、椭圆度检测、中心线等成果,为地铁后期的设计、施工、运营维护提供详细的基础资料。     

基于斜率收敛的隧道断面点云截取方法研究

介绍一种基于斜率收敛的三维激光扫描隧道断面点云数据的提取方法,以适用于没有隧道中线数据的断面点云截取,实现了由斜率限差的迭代计算来控制中心线的拟合精度。     

激光点云和图像处理技术在隧道超欠挖检测中的应用研究

传统的隧道超欠挖检测通常采用逐点或逐断面测量方式,检测效率低,无法从整体上反映隧道的超欠挖情况。本文提出一种基于三维扫描和图像处理技术的检测方法,首先通过规则格网内插将展平后的点云数据转换为图像,然后用连通域分析的方法标记不同的超欠挖区域,对原始隧道点云数据进行渲染。最后,以京张隧道某段作为试验区进行实验验证。实验结果表明,该方法可从整体上更加直观地反映隧道超欠挖情况,检测效率高且精度满足要求,可以应用于施工过程中的隧道超欠挖检测。     

三维激光扫描技术在地铁隧道形变检测中的应用

地铁隧道正上方堆放大量渣土导致还未运营的线路结构产生严重形变,全站仪测量方式很难准确测绘出形变大小。提出应用三维激光扫描技术,应对隧道受损区域的检测和修复工作。首先,阐述了应用快速绝对定位方式进行点云数据采集,其次利用自行开发的隧道点云数据处理软件,进行了隧道断面切割和收敛分析;最后分析了三维激光扫描仪对比全站仪进行隧道形变检测的特点和优势,论证了三维激光扫描技术应用在地铁隧道结构形变检测的可行性。     

顾及垂线偏差影响的高原铁路隧道洞内旁点导线网测量精度分析

高海拔、大高差及贯通距离长等特殊环境给川藏铁路特长隧道控制测量带来了诸多不利影响,为在川藏地区建立满足精度要求的隧道洞内平面控制网,需要进行实地勘察、测量及数据计算分析实验.本文介绍了一种铁路隧道洞内旁点导线网测量新方法,提出利用EGM2008重力场模型来计算隧道洞外控制点的垂线偏差;顾及是否对进洞联系边全站仪水平方向...