[发明专利]隧道缺陷的高速检测系统与检测方法

权利要求书

1.一种隧道缺陷的高速检测系统，其特征在于包括:

用于系统控制和图像计算的主控单元;

用于发射激光线的线状激光器，该线状激光器安装在一检测平台上;

用于接收反射的激光信号并成像的面阵CCD相机，该面阵CCD相机带有可见光截止滤光片，相机安装在所述检测平台上;

用于控制所述面阵CCD相机抓取图像的图像压缩单元;

用于记录所述检测平台的位移的位移传感器;

用于根据所述位移传感器的位移值控制所述图像压缩单元的同步控制器;

用于存储图像的图像存储单元;

用于存储安装数据的存储模块;

用于提供并记录校正参数的校正模块；以及

用于测量所述检测平台的震动的惯性导航仪，其中，

该同步控制器的输入端连接至所述主控单元，输出端连接至所述图像压缩单元，该图像压缩单元的输出端连接至所述面阵CCD相机，该图像压缩单元的输入端还连接至所述图像存储单元，该图像存储单元的输出端连接至所述主控单元；

所述安装数据至少包括安装基线的长度s、线状激光器的发射线与该安装基线的夹角β、面阵CCD相机的焦距f；

所述主控单元根据所述面阵CCD相机的图像确定线状激光器的激光线的中点位置 ，计算该中点位置与线状激光器的实际距离D；

CCD相机的焦点在成像元件上的投影作为坐标原点，x轴垂直于感光元件上激光线投影，该激光线的中点计算公式，其中，是光线第i个像素的位置，是第i个像素的灰度值，m为光线的组成像素的总个数，中点与线状激光器的距离，

其中，f为焦距为该中点与焦点在成像元件上的投影之间的像素个数，可由坐标得出，PixelSize是摄像头感光部件上单个像素感光单元的尺寸，offset是误差修正量。

2.根据权利要求1所述的隧道缺陷的高速检测系统，其特征在于，根据激光线中点与线状激光器的距离，计算出激光线上其他各点与线状激光器的距离。

3.根据权利要求1所述的隧道缺陷的高速检测系统，其特征在于，惯性导航仪测量移动测距平台在前进过程中水平的震动误差以及前进方向误差，并对当前隧道截面的每个实测距离进行修正，。

4.一种隧道缺陷的高速检测方法，其特征在于包括以下步骤：

将线状激光器与面阵CCD相机安装固定在同一平台上，存储线状激光器与面阵CCD相机的焦点限定的安装基线的长度s、线状激光器与该安装基线的夹角β以及面阵CCD相机的焦距f；

线状激光器发射激光线，面阵CCD相机获取激光反射图像，识别出激光光线，以反射图像的中点为原点建立坐标系，依据计算图像中光线中点的坐标，是光线第i个像素的位置，是第i个像素的灰度值；

计算激光发射激光线中点与线状激光器的距离，其中，offset为修正参数，PixelSize为像素尺寸，为中点与坐标原点之间的像素个数；

根据三余弦定理，计算激光器发射激光线中点以外各点与激光器的距离；

首次测量时offset代入经验值，多次测量，确定该offset对测量结果的影响，并根据误差分析确定offset值；

利用移动载体对整个隧道进行全景测量，位移传感器获取空间x轴方向位移，激光扫描测距获得y轴和z轴的点坐标，从而得到隧道的三维空间点云数据，根据云数据重构隧道模型。

5.根据权利要求4所述的隧道缺陷的高速检测方法，其特征在于，测量移动测距平台在前进过程中水平的震动误差，并对当前隧道截面的每个实测距离进行修正，，此外移动平台位移方向的误差同样进行修正。