[发明专利]一种基于机器视觉自适应的隧道变形监测系统及方法

说明书

本发明提供一种基于机器视觉自适应的隧道变形监测系统及方法，系统包括：机器视觉相机、可调红外补光灯、无源反光靶标、配电网络设备、交流供电线、直流供电线、第一通信线和第二通信线；所述机器视觉相机的镜头面向隧道施工开挖方向，固定安装在隧道断面后方。具有以下优点：(1)通过机器视觉相机进行预抓拍功能，对补光灯的亮度和相机曝光参数进行自适应调整，可对在建隧道内不同条件下自适应调节图像的质量，确保用于位移识别的图像的成像质量，进而保障靶标定位算法识别的准确性。(2)采用无源靶标作为隧道结构变形监测传递的载体，不需要考虑靶标的供电布线或电池供电，可极大的降低在隧道现场实施的施工难度和成本。

技术领域

本发明属于隧道工程建设技术领域，具体涉及一种基于机器视觉自适应的隧道变形监测系统及方法。

背景技术

在建隧道监控量测的目的是：在隧道施工过程中对围岩和支护结构变形状态进行监测，据此了解隧道围岩及支护结构变形的发展趋势，对围岩稳定性做出判断，从而为隧道施工提供依据。

目前，在建隧道监控量测主要方式为：人工采用全站仪对安装在隧道内壁的靶标多断面进行量测，此种隧道监控量测的方法主要存在以下不足：

(1)操作繁琐且量测过程易影响隧道施工，日常监控量测工作频次偏低，通常一天进行两次；

(2)隧道监控量测变化数据是隧道围岩支撑体系最直观的体现，监控量测工作须在隧道施工过程中及时跟进。然而，传统的监控量测方式由于测量频次低且基本依靠人工记录，不能覆盖围岩完整的变化过程，因此，如何解决以上人工监控量测的不足，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于机器视觉自适应的隧道变形监测系统及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于机器视觉自适应的隧道变形监测系统，包括：机器视觉相机、可调红外补光灯、无源反光靶标、配电网络设备、交流供电线、直流供电线、第一通信线和第二通信线；

所述无源反光靶标的设置数量为多个，均匀固定于被监测的隧道断面；

所述可调红外补光灯的设置数量为三个，分别部署在隧道断面后方的左侧、中间和右侧；

所述机器视觉相机的镜头面向隧道施工开挖方向，固定安装在隧道断面后方；

所述机器视觉相机的控制端，通过所述第二通信线，与各个所述可调红外补光灯的调节端连接；

所述配电网络设备的第一供电端，通过所述交流供电线，与各个所述可调红外补光灯的供电端连接；

所述配电网络设备的第二供电端，通过所述直流供电线，与所述机器视觉相机的供电端连接；

所述配电网络设备的网络接口，通过所述第一通信线，与所述机器视觉相机的网络接口连接。

优选的，所述无源反光靶标为无源圆形反光贴，粘贴在隧道断面的预埋金属片上面。

优选的，所述第一通信线和所述第二通信线，为485通信线。

优选的，所述机器视觉相机内部集成角度和振动检测传感器。

本发明还提供一种基于机器视觉自适应的隧道变形监测系统的方法，包括以下步骤：

步骤1，沿隧道纵深方向，选定n个不同纵深的隧道断面，按纵深由近向远的方向，依次表示为：隧道断面S₁,隧道断面S₂,...,隧道断面S_n；

在每个隧道断面上，沿隧道断面弧形方向，设置m个无源反光靶标；