[发明专利]一种融合激光点云与全景图像的隧洞病害检测方法

说明书

本发明提供了一种融合激光点云与全景图像的隧洞病害检测方法，涉及隧洞检测技术领域，S1、通过激光扫描仪扫描隧洞断面轮廓，获得隧洞表观病害的点云特征，同时通过全景相机记录输水隧洞全景图像，获得隧洞表观病害的图像特征；S2、对所述隧洞表观病害的点云特征和图像特征进行提取；S3、将点云特征和图像特征进行融合，建立点云中每个点与图像中像素的对应关系，将点云中的候选病害区域传递到图像中；S4、将图像中的候选病害区域作为裂缝种子点，通过生长与连通算法，将裂缝种子点填满图像中的病害区域和干扰区域，将病害区域和干扰区域的点云特征和图像特征输入到分类器中进行分类识别，识别出裂缝。

技术领域

本发明涉及隧洞检测技术领域，具体的，本发明涉及一种融合激光点云与全景图像的隧洞病害检测方法。

背景技术

长距离输水隧洞是引调水工程的主要建筑，在建设和使用的过程中由于岩层性质、温度应力、水流冲刷等原因不可避免地产生病害和老化缺陷，输水隧洞病害影响隧洞内部安全，随着时间的推移可能进一步加剧，初期较小的裂缝会逐渐发展扩大，如果不能及时对细小裂缝检测发现并加以修补，会造成输水隧洞断裂垮塌、管路沉降、有压管道爆管等事故，威胁城市的稳定和发展，社会危害特别严重，因此，需要定期检测输水隧洞病害，掌握隧洞的服役状态。

输水隧洞裂缝检测面临的一个主要难题是检测现场环境复杂，输水隧洞通常深埋地下，有以下特点:(1)检测时间受限，输水隧洞检测前必须暂停运行，将隧洞内积水排空，停水检修时间被受水城市水库库容决定；(2)检测环境恶劣，隧洞内不布置照明设施，运行一段时间后，洞壁有淤泥和水生物附着，底板湿滑，行走困难；(3)隧洞长度超长、直径大，输水隧洞的长度普遍超长，多起伏，使检测更费时、费力；(4)入口较小，限制了输水隧洞病害检测装备的体积，大型设备不便进入。而目前对输水隧洞病害检测仍采用人工普查法，上述输水隧洞的特点决定了人工普查法的过程费时、费力、检测精度差，不能实现对病害发展过程的数字化监控，更不能进行科学分析和研究，不能满足我国现有长距离输水隧洞病害检测的要求。

目前，国内外对输水隧洞裂缝的检测比较成熟的方法目前大都是基于图像处理技术，从裂缝的灰度纹理特征出发对裂缝进行识别和评价，但是，输水隧洞图像中通常存在诸如低对比度、不均匀照明和严重噪声污染等问题，导致不能有效地检测出裂缝。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种融合激光点云与全景图像的隧洞病害检测方法，以解决上述的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种融合激光点云与全景图像的隧洞病害检测方法，其改进之处在于：包括以下的步骤：S1、通过激光扫描仪扫描隧洞断面轮廓，获得隧洞表观病害的点云特征，同时通过全景相机记录输水隧洞全景图像，获得隧洞表观病害的图像特征；S2、对所述隧洞表观病害的点云特征和图像特征进行提取，提取的点云特征表示为：，为点云特征，分别为扫描断面内候选病害点的位置、宽度、深度、反射强度和空间关系，L和S分别为候选病害区域的长度和形状；提取的图像特征表示为：，其中为图像特征，G表示图像灰度；S3、将点云特征和图像特征进行融合，建立点云中每个点与图像中像素的对应关系，将点云中的候选病害区域传递到图像中；S4、将图像中的候选病害区域作为裂缝种子点，通过生长与连通算法，将裂缝种子点填满图像中的病害区域和干扰区域，将病害区域和干扰区域的点云特征和图像特征输入到分类器中进行分类识别，识别出裂缝。

在上述方法中，所述步骤S2中，所述隧洞表观病害的图像特征包括颜色特征。

在上述方法中，所述步骤S2中，对所述隧洞表观病害的点云特征进行提取，包括以下的步骤：

S201、通过扫描断面修正和断面滤波，将扫描断面与标准断面配准，定位连续扫描断面上的候选病害点；

S202、通过点云聚类将连续扫描断面上的候选病害点聚类成一个个离散的候选病害区域；