激光点云和图像处理技术在隧道超欠挖检测中的应用研究Research on the Application of Laser Point Cloud and Image Processing Technology in Overbreak and Underbreak Detection of Tunnel
葛超,郑顺义,桂力,王晓南,李志权
摘要(Abstract):
传统的隧道超欠挖检测通常采用逐点或逐断面测量方式,检测效率低,无法从整体上反映隧道的超欠挖情况。本文提出一种基于三维扫描和图像处理技术的检测方法,首先通过规则格网内插将展平后的点云数据转换为图像,然后用连通域分析的方法标记不同的超欠挖区域,对原始隧道点云数据进行渲染。最后,以京张隧道某段作为试验区进行实验验证。实验结果表明,该方法可从整体上更加直观地反映隧道超欠挖情况,检测效率高且精度满足要求,可以应用于施工过程中的隧道超欠挖检测。
关键词(KeyWords): 激光点云;图像处理;隧道;超欠挖;规则格网内插;连通域分析
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(41701532,41671452);; 中央高校基本科研业务费专项资金项(2042016kf0012)
作者(Author): 葛超,郑顺义,桂力,王晓南,李志权
DOI: 10.14188/j.2095-6045.2018157
参考文献(References):
- [1] 孙少锐,吴继敏,魏继红.隧洞围岩分类与洞径和超欠挖之间的关系研究[J].岩土力学,2005,26(8):1 278-1 282
- [2] 许磊,王长进.隧道断面自动提取方法研究[J].铁道工程学报,2016,33(8):94-99
- [3] 胡琦佳.三维激光扫描技术在隧道工程监测中的应用研究[D].成都:西南交通大学,2013
- [4] 夏国芳,王晏民.三维激光扫描技术在隧道横纵断面测量中的应用研究[J].北京建筑工程学院学报,2010,26(3):21-24
- [5] 刘欢,王立娟,裴尼松,等.三维激光扫描技术在米仓山特长隧道施工中的可行性应用研究[J].测绘通报,2017(9):83-87
- [6] Kang Z,Zhang L,Lei T,et al.Continuous Extraction of Subway Tunnel Cross Sections Based on Terrestrial Point Clouds[J].Remote Sensing,2014,6(1):857-879
- [7] 姜波.三维激光扫描技术在沈阳地铁测量中的应用[J].测绘地理信息,2017,42(6):114-116
- [8] 方成龙.利用CAD二次开发程序计算超欠挖的研究[J].测绘地理信息,2014,39(1):67-68
- [9] Wang W,Wang Z,Han Y,et al.Continuous Section Extraction and Over-Underbreak Detection of Tunnel Based on 3D Laser Technology and Image Analysis[C].SPIE/IS&T Electronic Imaging,International Society for Optics and Photonics,New York,2015
- [10] 许磊,王长进.基于激光点云的隧道超欠挖检测方法研究[J].铁道工程学报,2016,33(12):77-81
- [11] Maerz N H,Ibarra J A,Franklin J A.Overbreak andUnderbreak in Underground Openings Part 1:Measurement Using the Light Sectioning Method and Digital Image Processing[J].Geotechnical & Geological Engineering,1996,14(4):307-323
- [12] 张剑清,潘励,王树根.摄影测量学 [M].武汉:武汉大学出版社,2009:186-189
- [13] 王琦.LiDAR点云生成格网DEM模型的内插算法研究[D].武汉:中国地质大学,2010
- [14] 刘奇琦,龚晓峰.一种二值图像连通区域标记的新方法[J].计算机工程与应用,2012,48(11):178-180
- [15] 牛连强,彭敏,孙忠礼,等.利用游程集合的标号传播实现快速连通域标记[J].计算机辅助设计与图形学学报,2015,27(1):128-135
- [16] 何立风,高启航,赵晓,等.一种二值图像物体形状特征计算方法[J].陕西科技大学学报,2018,36(1):143-147
- [17] 吕常魁,徐岩,罗冰心.基于游程的连通区域标记两次扫描快速算法[J].华南理工大学学报:自然科学版,2017,45(7):84-89
- [18] 张奎,陈兆学.一种基于游程码的二值图像孔洞标记和表达方法[J].光学技术,2017,43(4):364-368