[发明专利]一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法

权利要求书

1.一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：包括如下步骤：

S1：在隧道待测断面后方隧道内壁上固定一台监测摄像机，摄像机拍照方向朝向待测断面；

S2：使用3个、5个、7个或更多个奇数测量反光片布置于待监测隧道断面内壁上，反光片的反光面朝向摄像机，作为监测测点；

S3：在该监测断面隧道内壁上，同时沿断面方向，紧贴隧道内壁布置一个标定板，标定板为长方形，长L，宽W，L>W*2；

S4：监测摄像机后面与网络通信设备相连，通过网络通信设备，连接到远端监测工作站。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：所述S1中的监控摄像机自带补光灯，每次拍照时控制打开补光灯以进行补光，拍照完成后，补光灯关闭。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：所述S2中，使用5个反光片。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：所述S3中，标定板颜色选择黑色或者白色，布置位置应与测点保持不小于标定板长度的距离，布置在隧道两侧边墙，如果同时监测多个断面，标定板的颜色应采用黑白两色在相邻断面上交替布置，不在相邻监测断面上布置相同颜色的标定。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：所述S3的工控机将采集到的图像进行分析，首先识别图像中的标定板，然后识别图像中的各个测点，流程如下：

（1）图像去噪；

(2)图像去雾；

(3)把图像从RGB空间转到HSV空间；

(4)搜索二值图中的轮廓，删除面积值小于4的轮廓；

(5)对剩余的轮廓，如果内部为白色，按照该轮廓与A、B、C、D、E上次检测位置的距离，求取距离最近的点A’,B’,C’,D’,E’；

（6）计算A’,B’,C’,D’,E’的亚像素位置，A’’,B’’,C’’,D’’,E’’，作为本次检测结果。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：所述S3中，根据图像中识别出来的标定板的像素大小l*b，计算出图像像素比率a=L/l，其中L为标定板长度；再根据图像中识别出来的反光片的像素位置，计算从拱顶到边墙，从拱顶到拱脚，从左侧边墙到右侧边墙的距离ae,af,ab,ac,bc，分别乘以图像像素比率a，

AE=ae*a；

AF=af*a；

AB=ab*a；

AC=AC*a；

BC=bc*a；

得到AE,AF,AB,AC,BC，BC即为该断面收敛变形需要测量的本次测值；每天测量获得多次BC的值序列，对该序列的值按照3σ原则去掉偏差值后，利用剩余序列计算当天平均值BC；σ代表测值序列的标准差,μ代表测值序列的均值；对于序列中的每个值x，如果x 介于（μ-3σ,μ+3σ) 之间，则保留，否则序列中去除该数值；对于保留后的测值序列重新计算平均值，则作为当天的平均值BC；进一步的，利用当日的平均值BC减去前一天的平均值BC，就得到该断面当日的本日收敛值。

7.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的隧道收敛变形在线监测方法，其特征是：所述S4中的监测工作站控制现场摄像机定时对监测断面拍照。