隧道位置信息库建立方法及隧道病害定位方法技术

本发明专利技术提出了一种隧道位置信息库建立方法，包括以下步骤:S1，通过隧道设计图获取隧道内已有标记的图像类型；S2,通过图像采集设备采集隧道的三维全景图像；S3，识别三维全景图像中隧道内的步骤S1中的已有标志，并提取已有标志的图像特征值，设置该已有标志为位置标记点；S4，对每个位置标记点标定具体位置信息并显示，生成隧道位置坐标系，然后建立完整的基准隧道位置信息库。该隧道位置信息库建立方法简单，不在隧道中添加任何附属设施，就能准确得到隧道内各个区域的位置信息，并且能快速实现各个区域的特征提取，对隧道的病害检测和维修具有重大的意义。

【技术实现步骤摘要】
隧道位置信息库建立方法及隧道病害定位方法
本专利技术涉及定位领域，具体涉及一种隧道位置信息库建立方法及隧道病害定位方法。
技术介绍
现在的轨道交通系统，如地铁，为了实现隧道内的精确位置定位，通常采用如下方法：1)RFID定位方法：通过在隧道内部固定的位置安装RFID信号发射装置，通过车载或手持RFID信号接收装置，能接收到发射装置的具体ID，再结合部署位置图，就能推算出位置信息。2)无线定位基站：和RFID定位方法类似，也是在预先设定的位置安装无线信号发射基站，然后通过车载或手持信号接收装置判定位置信息。3)在隧道内部安装定位里程标：在地铁隧道内壁，从起点开始，每隔一个固定的距离，都会安装一个编号随距离递增(如起始编号为000)的位置标志。然后通过图像识别的方式，自动识别出当前里程标的信息，判断出当前所处位置。上述第1、2种方式实现的基本原理类似，都需要在隧道内安装无线设施，这会对轨道交通的信号安全带来干扰和隐患，而且定位的精度和安装设备的数量和位置有关，受成本所限，无法做到精细定位(例如米级)；第3种方式虽然不会对轨道交通的信号带来干扰，但是里程标的安装，依然会给隧道内部增加附属设施，带来安全隐患。
技术实现思路
为了克服上述已有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种隧道位置信息库建立方法及隧道病害定位方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种隧道位置信息库建立方法，包括以下步骤:S1，通过隧道设计图获取隧道内已有标记的图像类型；S2,通过图像采集设备采集隧道的三维全景图像；S3，识别三维全景图像中隧道内的步骤S1中的已有标志，并提取已有标志的图像特征值，设置该已有标志为位置标记点；S4，对每个位置标记点标定具体位置信息并显示。该隧道位置信息库建立方法简单，不在隧道中添加任何附属设施，就能准确得到隧道内各个区域的位置信息，并且能快速实现各个区域的特征提取，对隧道的病害检测和维修具有重大的意义。进一步的,所述步骤S2中采集隧道的三维全景图像的方法包括以下几个步骤：S2-1，所述图像采集设备设置于有轨载车上，所述有轨载车行驶过程中，图像采集设备采集隧道图像数据；S2-2，将图像采集设备采集到的隧道图像数据拼接成隧道三维图像。这能全方位的采集到隧道内的图像，使得隧道位置信息库的信息更加准确。进一步的，所述图像采集设备采集隧道图像数据时，采用补光光源对图像采集过程进行补光。进一步的,所述步骤S3包括以下几个步骤：S3-1、识别出三维图像中隧道已有标志的特征图像；S3-2、判断所述特征图像是否为隧道内已有标志的特征图像；S3-3、如果所述特征图像为隧道内已有标志的特征图像，则将该特征图像所对应的已有标志设置作为位置标记点。在地铁隧道施工的过程中，都要包含一些特殊设施，包括百米标，盾构片，配电箱以及绝缘端子等，这些特殊设施都有其唯一的编号。而且这些特殊设施在图像特征上与周围图像截然不通，易于识别。进一步的，所述步骤S4包括以下几个步骤：S4-1，对识别出的已有标志从起点开始依次编号，将两个相邻的已有标志之间的图像按像素大小进行等面积区域划分，划分出的区域作为已有标志编号的次级编号，以此为基础建立坐标系；S4-2，实地勘测，对每一个已有标志的距离位置进行采集；S4-3，根据图像中每个像素对应的实际面积对每个次级编号进行位置确定；S4-4，结合每个已有标志、每个区域及图像特征，建立完整的隧道位置信息库。这使得隧道位置信息库的信息更加准确。进一步的，在每个已有标志处，以当前已有标志所在距离对位置进行矫正。我们以像素点的多少来划分区域，总会和真实的长度有点误差。以每个位置标记点作为划分区域的起点，那么上个位置标记点的区域误差就不会累积到下一个，相当于做了一个位置矫正。本专利技术还提出了一种基于上述隧道位置信息库建立方法的隧道病害定位方法，包括以下步骤：A、隧道建成时，采用权利要求1所述方法建立隧道位置信息基准库；B、检查病害时，所述图像采集设备采集隧道的三维全景图像；C、将检查病害时所得的三维全景图像与隧道位置信息基准库中的三维使全景图像进行对比，判断隧道是否出现病害；D、如果存在病害，标定出病害区域，将隧道位置信息基准库中与该病害区域对应的区域的位置信息作为该病害区域的精准位置，实现隧道病害的定位。在隧道后期的维护中，能随时通过车载的激光图像采集设备采集隧道的状态信息，再和隧道位置信息库的原始数据比对，这不仅能及时发现隧道的异常，而且还能精准定位异常所处的位置。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术的原理框图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1所示，本专利技术提出了一种隧道位置信息库建立方法，包括以下步骤:S1，通过隧道设计图获取隧道内已有标记的图像类型；S2,通过图像采集设备采集隧道的三维全景图像；S3，运用图像识别算法识别三维全景图像中隧道内的步骤S1中的已有标志，并提取已有标志的图像特征值，设置该已有标志为位置标记点。具体的，包括以下几个步骤：S3-1、运用图像识别算法，识别出三维图像中隧道已有标志的特征图像；S3-2、判断所述特征图像是否为隧道内已有标志的特征图像；S3-3、如果所述特征图像为隧道内已有标志的特征图像，则将该特征图像所对应的已有标志设置作为位置标记点。这里首先要识别出图像中是否有特征图像，然后判断该图像中的特征图像是否为隧道已有标志(如配电箱、盾构片等)的特征图像。这里识别图像中是否有特征图像时，采用以下方法进行提取：1、任意从图片中选取一个像素点,获取该点的像素值；2、取一个以选取点坐标为圆心的半径等于3的Bresenham圆；3、设定一个阈值，假设圆周上有N个连续的像素点,他们的亮度值与中心点的像素值的差大于或者小于阈值,那么这个圆心就是一个特征点。那么此时认为该图像中有特征图像。4、遍历检测图片中的其它像素点，得到该图片中的所有特征点。将该图像进行二值化处理，得到特征轮廓以及灰度值，并根据每个像素所对应的实际面积大小，得到该特征的像素点面积大小，将特征轮廓、灰度值以及该特征的面积大小作为该图像的特征值。在确定位置标记点时，对参考特征点集合做进一步的算法处理，判断是否和目标图像(例如配电箱、盾构片等目标图像)一致，如果是，那么则设置为位置标记点；具体方法为：1、将具有图像特征值的图像缩小尺寸：将图像缩小到8*8的尺寸，总共64个像素。这一步的作用是去除图像的细节，只保留结构/明暗等基本信息，摒弃不同尺寸/比例带来的图像差异。2、简化色彩：将缩小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道位置信息库建立方法，其特征在于,包括以下步骤:S1，通过隧道设计图获取隧道内已有标记的图像类型；S2,通过图像采集设备采集隧道的三维全景图像；S3，识别三维全景图像中隧道内的步骤S1中的已有标志，并提取已有标志的图像特征值，设置该已有标志为位置标记点；S4，对每个位置标记点标定具体位置信息并显示。

【技术特征摘要】
1.一种隧道位置信息库建立方法，其特征在于,包括以下步骤:S1，通过隧道设计图获取隧道内已有标记的图像类型；S2,通过图像采集设备采集隧道的三维全景图像；S3，识别三维全景图像中隧道内的步骤S1中的已有标志，并提取已有标志的图像特征值，设置该已有标志为位置标记点；S4，对每个位置标记点标定具体位置信息并显示。2.根据权利要求1所述的隧道位置信息库建立方法，其特征在于,所述步骤S2中采集隧道的三维全景图像的方法包括以下几个步骤：S2-1，所述图像采集设备设置于有轨载车上，所述有轨载车行驶过程中，图像采集设备采集隧道图像数据；S2-2，将图像采集设备采集到的隧道图像数据拼接成隧道三维图像。3.根据权利要求1所述的隧道位置信息库建立方法，其特征在于,所述步骤S3包括以下几个步骤：S3-1、识别出三维图像中隧道已有标志的特征图像；S3-2、判断所述特征图像是否为隧道内已有标志的特征图像；S3-3、如果所述特征图像为隧道内已有标志的特征图像，则将该特征图像所对应的已有标志设置作为位置标记点。4.根据权利要求1所述的隧道位置信息库建立方法，其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹泽亚，苏力，李本忠，
申请(专利权)人：杭州国翌科技有限公司，成都希格玛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33