基于圖像處理的隧道檢測

張晉(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

基于圖像處理的隧道檢測

張晉
(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

摘要:隧道的安全與否與交通安全息息相關(guān)，也嚴重影響到了人們的生命安全。因此做好隧道檢測工作具有十分重要的意義。但目前現(xiàn)有的隧道檢測技術(shù)具有嚴重的弊端，所以需要相關(guān)單位加強隧道檢測的研究本文主要研究了基于圖像處理的隧道檢測方法，以此為隧道檢測工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞:圖像處理;隧道;檢測

中圖分類號:U445

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0130－01

1　相關(guān)技術(shù)的介紹

1．1視頻編碼技術(shù)

近年來，隨著高科技的快速發(fā)展以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展和不斷完善，并且計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在人們的日常生活得到了廣泛地應(yīng)用。特別是是視頻編碼技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，但是在視頻編碼技術(shù)應(yīng)用的過程中還存在一些比較常見的問題，比如說視頻信號占用大量資源。為了解決這個問題科技人員開始研究視頻信號的壓縮編碼技術(shù)。另外，不同的領(lǐng)域?qū)σ曨l的質(zhì)量有著不同的要求，如此也就產(chǎn)生了不同的標準要求。其中主要包括MPEG－x系列標準、H．26x系列標準等。

1．2H．264技術(shù)

H．264技術(shù)是一種視頻編解碼過程中常用技術(shù)。這種技術(shù)有一些特點，比如說它的設(shè)計十分簡單，依靠的都是最為基本的一些技術(shù)，并沒有運用過多的繁瑣的選項，單照以前的版本相比其擁有了更為強大的壓縮供能，并且加強了對各種信道的適應(yīng)能力，其對錯誤碼和丟包的處理也是更為完善，時期的適用范圍變得更寬，以滿足不同場合的需求，使其適用率大幅度的提升。而且最為重要的是它的基本系統(tǒng)是免費開放的，并不需要版權(quán)的支持。

1．3數(shù)字圖像處理技術(shù)

數(shù)字圖像處理是一種非常重要的電子處理技術(shù)，它指的是對圖像進行分析、加工的過程，目的是為了讓視頻效果滿足要人們的視覺和心理需求。而在數(shù)字圖像處理過程中通常會說到一個詞，那就是區(qū)域生長—它說的是從某個象素出發(fā)，按照程序進行像素調(diào)節(jié)，當像素達到目標像素以后時，區(qū)域終止生長。另外，確定初始點是數(shù)字圖像處理技術(shù)中較為關(guān)鍵的一步。初始點的確定可以影響到圖片處理的效果，而且圖像在處理過程中也會受到噪聲的影響。因此，為了保證圖片的質(zhì)量應(yīng)當盡量避免噪聲的出現(xiàn)，對圖像進行平滑處理，這一操作可在空域或頻域中進行。

2　隧道檢測的方案

2．1隧道檢測原理

在隧道檢測過程中，有一種經(jīng)常采用的動態(tài)測量手段就是電視攝像測量法，這種方法的效果是比較理想的，這主要是因為它采用像電視錄像一樣的方法對隧道斷面進行攝像，并且通過數(shù)據(jù)傳輸通道傳送到計算機上，然后通過計算可以很快得到隧道施工的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時還可以準確地記錄隧道斷面的位置。除此之外，三角型測量原理也較為常用的。

2．2系統(tǒng)組成

根據(jù)電視攝像法可將系統(tǒng)分為三個部分:錄像采集部分，標定生成部分，數(shù)據(jù)處理部分。采集模塊主要負責列車啟動、視頻采集與保存視頻工作。輪廓提取真值對應(yīng)、圖像拼接與限界生成則是數(shù)據(jù)處理部分所負責的。系統(tǒng)分工明確是隧道檢測準確的重要保障，接下來具體說一下系統(tǒng)各部分的作用。首先是錄像采集部分的工作，這個部分的作用主要發(fā)生在列車駛?cè)胨淼篮?，通過采集隧道斷面信息并及時傳輸給系統(tǒng)的下一個部分;其次是標定生成部分，這個部分主要將收集到的一些參數(shù)數(shù)據(jù)通過試驗和計算進行標定;再次是數(shù)據(jù)處理部分，這個部分是系統(tǒng)的最后一個部分，也是最關(guān)鍵的部分。這個部分主要完成對采集到數(shù)據(jù)的處理，最終為隧道施工提供可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3　具體設(shè)計

3．1車體

車體的設(shè)計是整個設(shè)計環(huán)節(jié)最為重要的一個部分，因為它是與工作人員接觸最為密切的部分，也是各類測量工具放置的地方，它會直接影響到測量的結(jié)果。因此為了保證實驗結(jié)果的準確性應(yīng)當選用強度較強的材料來制造車體，以防止車體在高速運行的過程中發(fā)生變形，對實驗結(jié)果造成嚴重的影響，保證結(jié)果的準確性與可信度。

3．2隧道檢測硬件

隧道限界檢測車是隧道檢測中常用的一種檢測工具，而且檢測車的的硬件設(shè)備由光學(xué)成像系統(tǒng)和里程定位系統(tǒng)組成。在整個系統(tǒng)中激光器組，視頻采集卡以及紅外傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器都是非常常見的硬件。另外，CCD攝像機也是整個檢測系統(tǒng)中非常重要的硬件，它在檢測系統(tǒng)中占有不可替代的地位，它是用電荷作為信號的一種器件，并且它工作的主要步驟包括光積分、電荷儲存、電荷轉(zhuǎn)移以及信號讀出等。總之，硬件設(shè)施在隧道檢測系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用，所以在隧道檢測中還要加大檢測硬件的開發(fā)利用。

3．3隧道檢測軟件

隧道檢測車的軟件也是整個檢測系統(tǒng)中非常重要的部分，而且隧道檢測車主要是通過主圖像采集模塊、標定生成模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。當隧道檢測車正式啟動后，各軟件也正式開始依次運行，開始進行數(shù)據(jù)采集、然后進行數(shù)據(jù)標定、再然后就是數(shù)據(jù)處理。在系統(tǒng)工作過程中參與其中的軟件也很多，比如說激光器，它是在檢測車進入隧道后發(fā)揮作用的，主要是輔助檢測車進行數(shù)據(jù)采集。它的工作原理是通過通過紅外線觸發(fā)攝像機的開關(guān)，以此攝像機也隨之工作，記錄下斷面圖像，并將圖像通過視頻采集卡儲存在計算機內(nèi)，以此一幀一幀的采集畫面，并將畫面全部保存在電腦中。在存放圖像中的像素點與空間對應(yīng)點時切不可隨意排放，而是按照特定的格式，以便于查找出圖像內(nèi)任一點在空間中的位置，為維修工作提供便利。接下來就是標定模塊進行標定工作，將收集到的數(shù)據(jù)標定好了以后就開始運行數(shù)據(jù)處理模塊，但其首先需要進行初始化過程，然后才會正式對圖像進行處理。

4　結(jié)語

總而言之，隧道的安全與人們的生命安全有著重要的聯(lián)系，因此做好隧道安全監(jiān)測工作十分重要，切不可掉以輕心，殘留下任何的安全隱患，以免釀成嚴重的禍患。在進行具體的設(shè)計時也應(yīng)以實際情況為主，按照要求嚴格施工，避免各種危險的出現(xiàn)。

參考文獻:

［1］王茜蒨，彭中，劉莉．一種基于自適應(yīng)閾值的圖像分割算法［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報，2003: 23(8) : 521－524.

［2］張益貞，劉滔．MPEG/JPEG編解碼技術(shù)．北京［J］.人民郵電出版社，2003，30(3) : 150－152.

收稿日期:2015－01－15