水工隧洞表观缺陷空间标定方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种水工隧洞表观缺陷空间标定方法，涉及水工隧洞安全管理技术领域。水工隧洞表观缺陷空间标定方法包括：S1：建立水工隧洞的三维模型；S2：获取水工隧洞的缺陷图像；S3：根据缺陷图像，识别出缺陷对应的像素点；S4：量化缺陷对应的像素点，得到缺陷量化数据；S5：根据缺陷量化数据，在三维模型上标注缺陷。水工隧洞表观缺陷空间标定方法能够检测出水工隧洞的隧洞缺陷数据，经过处理后在水工隧洞的三维模型中进行标注，从而直观精确地展示水工隧洞的缺陷信息。展示水工隧洞的缺陷信息。展示水工隧洞的缺陷信息。

【技术实现步骤摘要】
水工隧洞表观缺陷空间标定方法


[0001]本专利技术涉及水工隧洞安全管理
，具体而言，涉及一种水工隧洞表观缺陷空间标定方法。

技术介绍

[0002][0003]目前，主要采用人工检测方式对放空后的隧洞进行检查及维修，但存在检查不及时、作业风险高、人力需求大、检测周期长、误检率高等问题。伴随着机器人搭载三维成像声呐、光学摄像等智能无损检测手段在水电行业的推广应用，采用先进创新方法对引水隧洞进行巡检是解决盲区段检测的有效途径。当前学者分别从引水隧洞巡检机器人、缺陷识别技术与方法、缺陷演变机理等方面进行了研究，相关成果总结了引水隧洞的特点及巡检难点，攻克了机器人巡检部分关键技术，也取得了初步的探索性创新成果。然而，机器人在引水隧洞复杂环境下的巡检也存在诸多问题，其中，隧洞缺陷的定位与三维空间的标注是一个重点难点。由于引水隧洞的洞内封闭、无光、带水，机器人在隧洞内的定位精度不够高，隧洞内的缺陷很难真实反馈出来，后期难以分析缺陷演化的规律以及评估对于隧洞结构安全的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的包括提供了一种水工隧洞表观缺陷空间标定方法，其能够检测出水工隧洞的隧洞缺陷数据，经过处理后在水工隧洞的三维模型中进行标注，从而直观精确地展示水工隧洞的缺陷信息。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]本专利技术提供一种水工隧洞表观缺陷空间标定方法，水工隧洞表观缺陷空间标定方法包括：
[0007]S1：建立水工隧洞的三维模型；
[0008]S2：获取水工隧洞的缺陷图像；
[0009]S3：根据缺陷图像，识别出缺陷对应的像素点；
[0010]S4：量化缺陷对应的像素点，得到缺陷量化数据；
[0011]S5：根据缺陷量化数据，在三维模型上标注缺陷。
[0012]在可选的实施方式中，S1包括：
[0013]通过隧洞设计截面图来控制水工隧洞的形状样式，以水工隧洞的三维中线为路径，通过拉伸放样，建立水工隧洞的三维模型。
[0014]在可选的实施方式中，S2包括：
[0015]采用物理补光、高频声呐、数字图像处理，从硬件、软件上提升传感器的环境适应能力，缓解水下浑浊、弱光环境对传感器感知水下结构表观信息的影响。
[0016]在可选的实施方式中，采用物理补光、高频声呐、数字图像处理，从硬件、软件上提
升传感器的环境适应能力，缓解水下浑浊、弱光环境对传感器感知水下结构表观信息的影响，包括：
[0017]在可视的前提下降低补光强度，提高水下摄像效果；
[0018]在水体清澈的条件下，增加补光强度，提高水下摄像可视的距离、获取到清晰的水下摄像数据；
[0019]在浑水条件下，采用高频声呐获取到水工结构表观信息，获取缺陷图像。
[0020]在可选的实施方式中，S3包括：
[0021]根据巡检机器人获取的缺陷图像，采用全卷积神经网络的隧洞缺陷识别技术，对收集到的缺陷图像进行像素级识别，得到缺陷对应的像素点。
[0022]在可选的实施方式中，采用全卷积神经网络的隧洞缺陷识别技术，对收集到的缺陷图像进行像素级识别，得到缺陷对应的像素点，包括：
[0023]首先对采集的数据进行预处理，然后利用迁移学习算法提取特征，接着搭建基于像素分割监测的卷积神经网络模型，通过编码器进行特征图像上采用操作，得到缺陷对应的像素点。
[0024]在可选的实施方式中，S4包括：
[0025]将缺陷对应的像素点对应亮度的连续变化区间转换为单个特定值；
[0026]通过图像形态学对不同缺陷类型对应的特定值进行数据处理，得到对应缺陷类型的缺陷量化数据。
[0027]在可选的实施方式中，图像形态学包括膨胀与腐蚀、开运算与闭运算、骨架抽取。
[0028]在可选的实施方式中，缺陷量化数据包括缺陷坐标，S5包括：
[0029]根据缺陷坐标，识别出的缺陷轮廓线；
[0030]计算出缺陷轮廓线上的每点坐标值，并显示在三维模型上。
[0031]在可选的实施方式中，缺陷坐标通过巡检机器人的定位坐标确定。
[0032]本专利技术实施例提供的水工隧洞表观缺陷空间标定方法的有益效果包括：
[0033]通过上述的操作解决了检测过程中对缺陷位置及大小模糊定位的问题，对隧洞缺陷统计与结构安全评估具有重要的支撑作用，使得机器人在长距离引水隧洞中具备显著的应用价值和推广意义。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0035]图1为本专利技术实施例提供的水工隧洞表观缺陷空间标定方法的流程图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0037]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0039]在本专利技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例中的特征可以相互结合。
[0041]请参考图1，本实施例提供了一种水工隧洞表观缺陷空间标定方法(以下简称：“方法”)，方法包括以下步骤：
[0042]S1：建立水工隧洞的三维模型。
[0043]其中，水工隧洞的三维模型主要是根据水工隧洞的CAD二维设计图纸进行三维正向建模。具体的，通过隧洞设计截面图来控制水工隧洞的形状样式，以水工隧洞的三维中线为路径，通过拉伸放样实现水工隧洞的三维建模，还包含混凝土衬砌类型以及冲水条件等。在空间上采用三维坐标系，X方向表示隧洞轴线方向，Y方向表示隧洞断面水平方向，Z方向表示隧洞断面数值方向，为此便于后期缺陷的大小与位置标定。
[0044]S2：获取水工隧洞的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水工隧洞表观缺陷空间标定方法，其特征在于，所述水工隧洞表观缺陷空间标定方法包括：S1：建立水工隧洞的三维模型；S2：获取水工隧洞的缺陷图像；S3：根据所述缺陷图像，识别出缺陷对应的像素点；S4：量化缺陷对应的像素点，得到缺陷量化数据；S5：根据所述缺陷量化数据，在所述三维模型上标注缺陷。2.根据权利要求1所述的水工隧洞表观缺陷空间标定方法，其特征在于，S1包括：通过隧洞设计截面图来控制水工隧洞的形状样式，以水工隧洞的三维中线为路径，通过拉伸放样，建立水工隧洞的三维模型。3.根据权利要求1所述的水工隧洞表观缺陷空间标定方法，其特征在于，S2包括：采用物理补光、高频声呐、数字图像处理，从硬件、软件上提升传感器的环境适应能力，缓解水下浑浊、弱光环境对传感器感知水下结构表观信息的影响。4.根据权利要求3所述的水工隧洞表观缺陷空间标定方法，其特征在于，所述采用物理补光、高频声呐、数字图像处理，从硬件、软件上提升传感器的环境适应能力，缓解水下浑浊、弱光环境对传感器感知水下结构表观信息的影响，包括：在可视的前提下降低补光强度，提高水下摄像效果；在水体清澈的条件下，增加补光强度，提高水下摄像可视的距离、获取到清晰的水下摄像数据；在浑水条件下，采用高频声呐获取到水工结构表观信息，获取缺陷图像。5.根据权利要求1所述的水工隧洞表观缺陷空间标定方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭涛，柯虎，高志良，赵杰，郭家成，罗忠平，
申请(专利权)人：国能大渡河流域水电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：