6] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0017] 一種基于主動(dòng)式全景視覺的隧道全斷面高速動(dòng)態(tài)健康檢測(cè)裝置與方法，其硬件包 括；隧道檢測(cè)車、主動(dòng)式全景視覺傳感器、RFID讀取器、無(wú)線接發(fā)送單元、控制器、站級(jí)通信 系統(tǒng)或中央監(jiān)控中也服務(wù)器；所述的中央監(jiān)控中也服務(wù)器通過(guò)所述的站級(jí)通信系統(tǒng)構(gòu)成全 隧道安全檢測(cè)網(wǎng)，所述的站級(jí)通信系統(tǒng)接收從所述的隧道檢測(cè)車上配置的無(wú)線接發(fā)送單元 發(fā)送過(guò)來(lái)的隧道橫斷面激光掃描圖像，并將隧道橫斷面激光掃描圖像及時(shí)地通過(guò)全隧道安 全檢測(cè)網(wǎng)傳送給所述的中央監(jiān)控中也服務(wù)器。
[0018] 所述的隧道檢測(cè)車上配置有主動(dòng)式全景視覺傳感器、RFID讀取器、測(cè)距輪、無(wú)線接 發(fā)送單元和控制器，所述的主動(dòng)式全景視覺傳感器安裝在所述的隧道檢測(cè)車的前方中央， 所述的RFID讀取器讀取配置在隧道內(nèi)壁上安置的RFID信息，所述的隧道檢測(cè)車的底部安 裝一個(gè)測(cè)距輪，所述的控制器讀取測(cè)距輪中光電編碼器的脈沖當(dāng)量并估算所述的隧道檢測(cè) 車的行走距離Zi;所述的控制器讀取主動(dòng)式全景視覺傳感器所獲取的隧道橫斷面激光掃描 圖像并W所述的隧道檢測(cè)車的行走距離Zi和現(xiàn)在時(shí)刻為文件名保存在所述的控制器的存 儲(chǔ)單元中；當(dāng)所述的隧道檢測(cè)車達(dá)到下一個(gè)站點(diǎn)時(shí)，所述的控制器通過(guò)所述的無(wú)線接發(fā)送 單元將所述的控制器的存儲(chǔ)單元中的隧道橫斷面激光掃描圖像發(fā)送給所述的站級(jí)通信系 統(tǒng)。
[0019] 所述的主動(dòng)式全景視覺傳感器，其硬件主要包括；全方位視覺傳感器、全景激光投 射光源；所述的全方位視覺傳感器與所述的全景激光投射光源進(jìn)行同軸固定連接。
[0020] 所述全方位視覺傳感器包括雙曲面鏡面、上蓋、透明半圓形外罩、下固定座、攝像 單元固定座、攝像單元、連接單元和上罩；所述的雙曲面鏡面固定在所述的上蓋上，所述的 連接單元將所述的下固定座和透明半圓形外罩連接成一體，所述的透明半圓形外罩與所述 的上蓋W及所述的上罩固定在一起，所述的攝像單元固定在所述的攝像單元固定座上，所 述的攝像單元固定座固定在所述的下固定座上，所述的全方位視覺傳感器中的所述的攝像 單元的輸出通過(guò)千兆網(wǎng)數(shù)據(jù)接口與所述的控制器連接。
[0021] 所述的全景激光投射光源包括光源上蓋、圓錐形鏡面、透明外罩、圓圈形激光發(fā)射 器和底座；圓圈形激光發(fā)射器固定在底座上，圓圈形激光發(fā)射器的發(fā)射光軸也線與底座軸 也線一致，圓錐形鏡面固定在光源上蓋用于反射圓圈形激光發(fā)射器發(fā)射出來(lái)的圓圈激光為 隧道內(nèi)壁提供隧道斷截面全景掃描光，圓錐形鏡面的軸也線與光源上蓋軸也線一致，透明 外罩將固定了圓圈形激光發(fā)射器的底座和固定了圓錐形鏡面的光源上蓋集成為全景激光 投射光源；圓圈形激光發(fā)射器的中也軸和圓錐形鏡面的中也軸重合。
[0022] 所述的主動(dòng)式全景視覺傳感器裝配時(shí)，將所述的圓圈形激光發(fā)射器的中也軸、所 述的圓錐形鏡面的中也軸、所述的雙曲面鏡面的中也軸和所述的攝像單元的中也軸配置在 同一軸也線上。
[0023] 隧道檢測(cè)車即將進(jìn)入隧道前，定位系統(tǒng)會(huì)提供隧道檢測(cè)車的位置信息，當(dāng)隧道檢 測(cè)車位置與隧道洞口里程在10米范圍內(nèi)時(shí)，控制機(jī)啟動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，主動(dòng)式全景視覺傳感器 進(jìn)入采集信息狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘同步系統(tǒng)啟動(dòng)，記錄每一位置信息相對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。在 隧道進(jìn)洞口、洞內(nèi)和出洞口間隔一定距離安裝電子標(biāo)簽，利用RFID輔助修正里程定位完成 斷面的精確定位。
[0024] 隧道檢測(cè)車在一個(gè)檢測(cè)區(qū)段里行駛時(shí)，除了需要得到隧道斷面相對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)的 X，Y坐標(biāo)外，還應(yīng)獲得沿軌道方向的縱向里程坐標(biāo)Z，用來(lái)確定隧道內(nèi)每一測(cè)量斷面的位 置，即該斷面距測(cè)量起始位置的精確距離。為此需要對(duì)隧道檢測(cè)車的實(shí)時(shí)走行距離進(jìn)行檢 測(cè)。
[00巧]在隧道檢測(cè)車底部安裝測(cè)距輪，前進(jìn)時(shí)測(cè)距輪在軌道面上做純滾動(dòng)，小輪的輪軸 上裝有光電編碼器，根據(jù)編碼器可讀出小輪在軌面上走過(guò)的距離。
[0026] 所述的中央監(jiān)控中也服務(wù)器通過(guò)全隧道安全檢測(cè)網(wǎng)接收到隧道檢測(cè)車的隧道橫 斷面激光掃描圖像后，首先讀取所述的隧道檢測(cè)車的行走距離Zi和現(xiàn)在時(shí)刻為文件名的隧 道橫斷面激光掃描圖像；然后從隧道橫斷面激光掃描圖像中解析出隧道橫斷面上全景激光 投射點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置值，即隧道橫斷面上的H維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；接著W隧道檢測(cè)車的行走距 離Zi的隧道橫斷面上的H維點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)出全隧道內(nèi)壁H維模型；最后根據(jù)最新構(gòu)建的全 隧道內(nèi)壁H維模型與最初構(gòu)建的全隧道內(nèi)壁H維模型進(jìn)行對(duì)比，分析隧道形變量。
[0027] 隧道斷面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取，隧道數(shù)據(jù)的采集方式是W主動(dòng)式全景視覺傳感器的視 點(diǎn)為中也，解析出隧道檢測(cè)車的行走距離Zi的隧道橫斷面上的隧道面上目標(biāo)點(diǎn)的（x，y)平 面二維坐標(biāo)，然后根據(jù)行走距離Zi計(jì)算出隧道面上所有點(diǎn)云的（x，y，z) H維坐標(biāo)。
[0028] 全方位視覺傳感器標(biāo)定模塊，用于確定H維空間點(diǎn)和攝像機(jī)成像平面上的二維圖 像點(diǎn)之間映射關(guān)系的參數(shù)，標(biāo)定后的參數(shù)存放在所述的存儲(chǔ)單元中。
[0029] 全方位面激光信息解析及點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取單元，用于對(duì)激光掃描全景圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，在激光掃描全景圖像上解析出激光投影信息并計(jì)算出空間位置信息，最終得到隧道 內(nèi)壁邊緣點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0030] 隧道軸線提取單元，用于根據(jù)隧道軸線繪制隧道縱向變形圖，W便進(jìn)行H維建模； 該里將沿隧道軸線方向連續(xù)的10個(gè)掃描截面作為一節(jié)，在前面的激光掃描中每個(gè)相鄰掃 描截面間隔為100mm，該樣就將一節(jié)內(nèi)1000mm的點(diǎn)云數(shù)據(jù)單元來(lái)提取軸線，提取軸線的方 法是對(duì)分割后的隧道點(diǎn)云進(jìn)行圓柱面擬合。
[0031] 降噪及平差處理單元，用于進(jìn)一步對(duì)所述的隧道軸線提取模塊處理得到的長(zhǎng)度為 1000mm隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪及平差處理。
[0032] H維建模及變形分析單元，用于隧道變形可視化處理；主要通過(guò)比較隧道中相同 位置上的形變量，W反映隧道局部或某一區(qū)段內(nèi)的收斂變形情況。
[0033] 全隧道縱斷面拼接單元，用于將全隧道的分段H維重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行拼接。
[0034] 位移監(jiān)測(cè)和沉降監(jiān)測(cè)單元，對(duì)隧道的整體位移和沉降有量化的度量。
[00巧]隧道縱斷面變移量H維可視化單元，用于對(duì)隧道的整體位移和沉降有量化的、可 視化的表達(dá)；H維可視化處理把測(cè)量獲得的數(shù)值、變形量信息變?yōu)橹庇^的、W圖形圖像信息 表示的、隨時(shí)間和空間變化的物理量呈現(xiàn)給隧道安全監(jiān)控人員；該里用紅色表示正形變，用 藍(lán)色表示負(fù)形變，顏色越深表示形變?cè)酱?；?duì)RGB顏色空間來(lái)講，將GB顏色分量設(shè)置為零， R分量從0?255對(duì)正形變數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，對(duì)應(yīng)于0?255mm的正形變；將RG顏色分量設(shè) 置為零，G分量從0?255對(duì)負(fù)形變數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，對(duì)應(yīng)于0?-255mm的負(fù)形變；然后對(duì)全 隧道中也軸線上每個(gè)節(jié)的縱斷面形變量所對(duì)應(yīng)的顏色標(biāo)志在隧道所對(duì)應(yīng)的節(jié)上；最后根據(jù) 全隧道中也軸線上的坐標(biāo)值將中也軸線上每個(gè)節(jié)用折線方式連接起來(lái)，用可視化方式顯示 整個(gè)隧道縱斷面的形變情況。
[0036] 本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：
[0037] 1)提供了一種全新的自動(dòng)化隧道健康體檢方式；
[0038] 2)在給地下隧道做體檢的過(guò)程中及時(shí)采集隧道的H維空間信息，為城市地下隧道 H維建模提供原始地下空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0039] 3)自動(dòng)的檢測(cè)判斷隧道內(nèi)存在的各種缺陷，為地下隧道的維護(hù)、竣工驗(yàn)收提供了 有效的技術(shù)支撐。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為一種全方位視覺傳感器的結(jié)構(gòu)圖；
[0041] 圖2為單視點(diǎn)折反射全方位視覺傳感器成像模型，圖2 (a)透視成像過(guò)程，圖2化） 傳感器平面，圖2(c)圖像平面；
[0042] 圖3為主動(dòng)全景視覺傳感器進(jìn)行隧道內(nèi)壁距離測(cè)量的示意圖；
[0043] 圖4為全景激光投射光源的結(jié)構(gòu)圖；
[0044] 圖5為一種主動(dòng)式全景視覺傳感器的結(jié)構(gòu)圖；
[0045] 圖6為采用主動(dòng)全景視覺傳感器對(duì)隧道內(nèi)壁進(jìn)行激光掃描檢測(cè)的示意圖；
[0046] 圖7為一種采用主動(dòng)全景視覺傳感器地下隧道