基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高速公路隧道检测系统，特别是公开一种基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统，是一种车载的自动检测技术，采用图像处理和激光扫描结合的方式来进行隧道的病害与环境健康监测，检测速度更快，精度更高，对隧道病害的检测成本大大降低。
【背景技术】
[0002]当前我国已从大规模修筑高速公路转移到高速公路的使用、管理阶段，随着高速公路运营里程的激增，高速公路的结构养护工作将日益繁重，为了确保高速公路的畅通，更好地为经济建设服务，要求尽量缩短养护作业时间，一般情况下不得封闭交通。养护施工出现了新的特点，快速养护成为高速公路路面养护施工发展的必然趋势。预防性养护理念日益被得到重视，预防性养护、快速养护已经成为保障高速公路隧道结构安全和增加隧道服役年限的重要手段。
[0003]国内外针对路面缺陷检测的公路智能检测车已经得到很好的应用。公路智能检测车是利用安装在检测车辆上的高速、高精度图像采集与处理设备，在测量车以正常速度行驶的同时，进行路面图像采集与存储。在获得路面全部图像后，利用图像处理与分析软件，对获得的全部图像进行处理与分析，从中提取出路面破损、平整等方面的精确测量数据。系统对裂缝的正确识别率达到90%以上，同时检测路面平整度和车辙检测。
[0004]然而，对于高速公路的隧道结构的病害检测，对比路面检测来说，更有一系列的技术难点，国内一直没有推出合适的快速检测装备。高速公路的隧道结构常见病害主要表现为衬砌裂缝、断面变形、错台错缝、渗漏水、蜂窝麻面、剥落剥离等。目前对高速公路隧道病害大部分仍采取人工检查的方式，不仅效率低，精度差，也严重影响公路正常通行。传统的养护检查手段方法已经不能满足高速公路的运营现状，必须设计一种先进的养护机械和施工方法，缩短养护施工作业占用车道的时间，减少交通阻塞，最大限度地实施快速养护。
[0005]随着信息处理技术和传感器技术的进步，针对隧道结构各种病害损伤情况的评价，有条件开发使用各种检测仪器，采用激光、超声波等非接触传感技术和计算机技术，使检测操作更加便捷和高效开始成为一种可能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提出一种基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统，以图像处理和激光扫描结合的方式来进行隧道的病害与环境检测，并采用车载自动监测的方法，能够更全面的获取隧道的数据，与传统的检测方法相比，监测速度更快，精度更高，成本大大降低。
[0007]本发明是这样实现的:一种基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统，包括数据采集系统、数据处理及分析系统和WEB展示系统，所述的数据采集系统包括检测车车体、供电系统、控制系统、环境检测系统、图像采集系统和激光扫描系统，所述的供电系统设有发电机和不间断电源UPS，所述的控制系统采用工控机控制，所述的环境检测系统采用一氧化碳检测仪和风速仪，其特征在于:所述的图像采集系统包括光源、第一图像获取装置、第二图像获取装置、里程定位装置、照度检测装置及安装于车顶的金属小球，所述的光源采用波长950nm以上的光，光源发出均匀柔和的光线，第一图像获取装置需屏蔽外部可见光，而第二图像获取装置需屏蔽900nm以上的光，分别在两图像获取装置的镜头前设置相应的滤光片，第一图像获取装置设置的滤光片只允许950nm及以上的光透过，第二图像获取装置的滤光片只允许900nm以下的光透过，第一图像获取装置获取衬砌表观病害信息图像，第二图像获取装置获取隧道全程环境照度图像，第一图像获取装置和第二图像获取装置采集的图像位置信息分别与里程定位装置的里程对应，所述的激光扫描系统为隧道的轮廓扫描装置。
[0008]所述的光源发出950nm以上波长的光，并覆盖有透明介质层，所述的透明介质层内表面采用磨砂处理，使透过该介质层的光线发散，保证光源发出的光线均匀柔和，避免眩光。
[0009]所述的金属小球外部涂刷白色哑光漆，保证第二图像获取装置采集的隧道全程图像无眩光。
[0010]所述的第一图像获取装置采集的图像位置信息与里程定位装置的里程对应，建立隧道的衬砌表观病害分布位置图。
[0011]所述的第二图像获取装置以金属小球为目标物，在隧道内全线进行实时摄像，实时对小球图像的照度进行分析，提取各张小球图像的照度，并与里程定位装置的里程对应，建立隧道内部照度曲线。
[0012]所述的轮廓扫描装置在检测车的行车过程中通过激光扫描仪对隧道轮廓进行快速扫描，其扫描获得的图像位置信息与里程定位装置的里程对应，建立隧道三维点云。
[0013]本发明基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统，其检测车在隧道中行驶时，通过车载的检测设备定期对隧道表面进行连续扫描检测，同时对隧道表面进行全方位图像采集，结合激光扫描系统的横向定位和检测车的纵向定位，获得全面、丰富的监测数据，并把数据传给工控机，通过数据处理及分析系统进行采集信息的分析处理，得到隧道的渗漏水、剥落、裂缝、以及隧道轮廓等数据，从而实现对整个隧道的健康监测。
[0014]本发明的有益效果是:与传统的检测方法相比，本发明具有很大的优势，由于采用车载自动监测的方法，能够更全面的获取隧道的数据，而且监测速度更快，精度更高，检测操作更加便捷和高效，成本大大降低。
【附图说明】
[0015]图1是本发明基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统的组成结构框图。
[0016]图2是本发明工作流程框图。
【具体实施方式】
[0017]根据附图1和2，本发明一种基于机器视觉的高速公路隧道检测车系统，包括数据采集系统、数据处理及分析系统和WEB展示系统。
[0018]数据采集系统通过检测车上的车载设备进行数据采集，包括检测车车体、供电系统、控制系统、环境检测系统、图像采集系统和激光扫描系统。
[0019]供电系统设有发电机和不间断电源UPS，为所有车载设备供电，以保证设备正常工作。
[0020]控制系统采用工控机，控制各类设备进行数据采集。
[0021]环境检测系统采用一氧化碳检测仪和风速仪。
[0022]图像采集系统包括光源、第一图像获取装置、第二图像获取装置、里程定位装置、照度检测装置及及安装于车顶的金属小球。光源发出950nm以上波长的光，并覆盖有透明介质层，所述的透明介质层内表面采用磨砂处理，使透过该介质层的光线发散，保证光源发出的光线均匀柔和，避免眩光。金属小球外部涂刷白色哑光漆，保证第二图像获取装置采集的隧道全程图像无眩光。
[0023]第一图像获取装置需屏蔽外部可见光，而第二图像获取装置需屏蔽900nm以上的光，分别在两图像获取装置的镜头前设置相应的滤光片，第一图像获取装置设置的滤光片只允许950nm及以上的光透过，第二图像获取装置的滤光片只允许900nm以下的光透过，第一图像获取装置获取衬砌表观病害信息图像，第二图像获取装置获取隧道全程环境照度图像，第一图像获取装置和第二图像获取装置采集的图像位置信息分别与里程定位装置的里程对应，第一图像获取装置建立隧道的衬砌表观病害分布位置图。第二图像获取装置以金属小球为目标物，在隧道内全线进行实时摄像，实时对小球图像的照度进行分析，提取各张小球图像的照度，并与里程定位装置的里程对应，建立隧道内部照度曲线。
[0024]激光扫描系统为隧道的轮廓扫描装置。轮廓扫描装置在检测车的行车过程中通过激光扫描仪对隧道轮廓进行快速扫描，其扫描获得的图像位置信息与里程定位装置的里程对应，建立隧道三维点云。
[0025]数据处理及分析系统将数据采集系统采集回来的各类数据进行数据处理、分析及管理，并上传至数据服务器。其中隧道断面生成服务将轮廓扫描装置采集的