[发明专利]一种基于4D数字图像的隧道大变形检测方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于4D数字图像的隧道大变形检测方法，S1，获取隧道大变形检测区域基于一定时间间隔的n期围岩图像；S2：根据第n期围岩图像建立隧道大变形检测区域第n期实际轮廓曲面模型；S3：根据所述隧道第n期实际轮廓曲面模型与隧道第1期实际轮廓曲面模型，获取第1期实际轮廓曲面模型顶点集{T}₁中各点到第n期实际轮廓曲面模型的最短距离，确定第n期围岩变形值；S4：根据所述第n期隧道围岩变形值，对所有边界点进行调整；S5：对隧道第n期实际轮廓曲面模型与第1期实际轮廓曲面模型的对比结果进行可视化展示，生成隧道三维彩色云图以实现整体变形展示；S6：根据隧道三维彩色云图，获取指定位置的隧道模型二维变形分析结果。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体来说，涉及一种基于4D数字图像的隧道大变形检测方法及装置。

背景技术

在围岩较差地段的隧道施工过程中，会出现各种各样的风险，隧道大变形就是其一，尤其是钻爆法施工过程中。隧道大变形影响影响施工工期进展，而且会给施工安全性带来一定的风险。目前，在工程上对隧道大变形的检测，普遍为采用全站仪对几个固定点进行检测。但这样无法得到整个隧道断面的变形情况。此外隧道塌方作为隧道大变形的一种特例，在工程上对隧道塌方的检测，普遍为采用预警装置或者视频监控的方式来检测隧道塌方的发生。但这样只能及时知道塌方的发生，无法针对塌方制定合理的修复措施。传统的修复措施，存在施工效率低，材料浪费，影响施工进度的问题。

因此，对隧道大变形的快速检测就显得尤为关键，根据检测结果可以迅速制定加固及修复措施。并且在面对隧道塌方时，为塌方体修复的材料用量提供依据。

本文提供的背景描述用于总体上呈现本公开的上下文的目的。除非本文另外指示，在该章节中描述的资料不是该申请的权利要求的现有技术并且不要通过包括在该章节内来承认其成为现有技术。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出了一种基于4D数字图像的隧道大变形检测方法，包括以下步骤：

S1：获取隧道大变形检测区域基于一定时间间隔的n期围岩图像；

S2：根据第n期围岩图像建立隧道大变形检测区域第n期实际轮廓曲面模型；

S3：根据所述隧道第n期实际轮廓曲面模型与隧道第1期实际轮廓曲面模型，获取第1期实际轮廓曲面模型顶点集{T}₁中各点到第n期实际轮廓曲面模型的最短距离，确定第n期围岩变形值；

S4：根据所述第n期隧道围岩变形值，对所有拱脚边界点进行调整，重复执行该步骤，直至无边界点被调整。

S5：对隧道第n期实际轮廓曲面模型与第1期实际轮廓曲面模型的对比结果进行可视化展示，根据最大变形值确定颜色偏差范围，将偏差范围划分成若干颜色段；将相应的颜色映射到隧道第1期实际轮廓曲面模型，生成隧道三维彩色云图以实现整体变形展示。

具体的，所述步骤S2具体包括：

S21：根据获取的第n期围岩图像，采用运动恢复结构算法SFM重建图像三维稀疏点云{V_M}；

S22：采用PMVS多视图匹配算法，根据图像三维稀疏点云{V_M}，重建图像三维密集点云{V′_P}；

S23：根据控制点坐标，通过旋转、平移及放缩将三维密集点云的坐标转换到施工坐标系下；

S24：采用Delaunay三角剖分算法，根据施工坐标系下的三维密集点云，重建第n期围岩实际轮廓曲面模型。

具体的，所述步骤S3具体包括：