基于图像处理的隧道检测

2015-03-21张晋贵州省交通科学研究院股份有限公司

黑龙江交通科技 2015年4期

张晋(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

基于图像处理的隧道检测

张晋
(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

摘要:隧道的安全与否与交通安全息息相关，也严重影响到了人们的生命安全。因此做好隧道检测工作具有十分重要的意义。但目前现有的隧道检测技术具有严重的弊端，所以需要相关单位加强隧道检测的研究本文主要研究了基于图像处理的隧道检测方法，以此为隧道检测工作提供一定的帮助。

关键词:图像处理;隧道;检测

中图分类号:U445

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0130－01

1　相关技术的介绍

1．1视频编码技术

近年来，随着高科技的快速发展以及计算机网络技术快速发展和不断完善，并且计算机网络技术在人们的日常生活得到了广泛地应用。特别是是视频编码技术的应用更为广泛，但是在视频编码技术应用的过程中还存在一些比较常见的问题，比如说视频信号占用大量资源。为了解决这个问题科技人员开始研究视频信号的压缩编码技术。另外，不同的领域对视频的质量有着不同的要求，如此也就产生了不同的标准要求。其中主要包括MPEG－x系列标准、H．26x系列标准等。

1．2H．264技术

H．264技术是一种视频编解码过程中常用技术。这种技术有一些特点，比如说它的设计十分简单，依靠的都是最为基本的一些技术，并没有运用过多的繁琐的选项，单照以前的版本相比其拥有了更为强大的压缩供能，并且加强了对各种信道的适应能力，其对错误码和丢包的处理也是更为完善，时期的适用范围变得更宽，以满足不同场合的需求，使其适用率大幅度的提升。而且最为重要的是它的基本系统是免费开放的，并不需要版权的支持。

1．3数字图像处理技术

数字图像处理是一种非常重要的电子处理技术，它指的是对图像进行分析、加工的过程，目的是为了让视频效果满足要人们的视觉和心理需求。而在数字图像处理过程中通常会说到一个词，那就是区域生长—它说的是从某个象素出发，按照程序进行像素调节，当像素达到目标像素以后时，区域终止生长。另外，确定初始点是数字图像处理技术中较为关键的一步。初始点的确定可以影响到图片处理的效果，而且图像在处理过程中也会受到噪声的影响。因此，为了保证图片的质量应当尽量避免噪声的出现，对图像进行平滑处理，这一操作可在空域或频域中进行。

2　隧道检测的方案

2．1隧道检测原理

在隧道检测过程中，有一种经常采用的动态测量手段就是电视摄像测量法，这种方法的效果是比较理想的，这主要是因为它采用像电视录像一样的方法对隧道断面进行摄像，并且通过数据传输通道传送到计算机上，然后通过计算可以很快得到隧道施工的相关数据，同时还可以准确地记录隧道断面的位置。除此之外，三角型测量原理也较为常用的。

2．2系统组成

根据电视摄像法可将系统分为三个部分:录像采集部分，标定生成部分，数据处理部分。采集模块主要负责列车启动、视频采集与保存视频工作。轮廓提取真值对应、图像拼接与限界生成则是数据处理部分所负责的。系统分工明确是隧道检测准确的重要保障，接下来具体说一下系统各部分的作用。首先是录像采集部分的工作，这个部分的作用主要发生在列车驶入隧道后，通过采集隧道断面信息并及时传输给系统的下一个部分;其次是标定生成部分，这个部分主要将收集到的一些参数数据通过试验和计算进行标定;再次是数据处理部分，这个部分是系统的最后一个部分，也是最关键的部分。这个部分主要完成对采集到数据的处理，最终为隧道施工提供可靠的数据参数。

3　具体设计

3．1车体

车体的设计是整个设计环节最为重要的一个部分，因为它是与工作人员接触最为密切的部分，也是各类测量工具放置的地方，它会直接影响到测量的结果。因此为了保证实验结果的准确性应当选用强度较强的材料来制造车体，以防止车体在高速运行的过程中发生变形，对实验结果造成严重的影响，保证结果的准确性与可信度。

3．2隧道检测硬件

隧道限界检测车是隧道检测中常用的一种检测工具，而且检测车的的硬件设备由光学成像系统和里程定位系统组成。在整个系统中激光器组，视频采集卡以及红外传感器和转速传感器都是非常常见的硬件。另外，CCD摄像机也是整个检测系统中非常重要的硬件，它在检测系统中占有不可替代的地位，它是用电荷作为信号的一种器件，并且它工作的主要步骤包括光积分、电荷储存、电荷转移以及信号读出等。总之，硬件设施在隧道检测系统中发挥着极其重要的作用，所以在隧道检测中还要加大检测硬件的开发利用。

3．3隧道检测软件

隧道检测车的软件也是整个检测系统中非常重要的部分，而且隧道检测车主要是通过主图像采集模块、标定生成模块以及数据处理模块。当隧道检测车正式启动后，各软件也正式开始依次运行，开始进行数据采集、然后进行数据标定、再然后就是数据处理。在系统工作过程中参与其中的软件也很多，比如说激光器，它是在检测车进入隧道后发挥作用的，主要是辅助检测车进行数据采集。它的工作原理是通过通过红外线触发摄像机的开关，以此摄像机也随之工作，记录下断面图像，并将图像通过视频采集卡储存在计算机内，以此一帧一帧的采集画面，并将画面全部保存在电脑中。在存放图像中的像素点与空间对应点时切不可随意排放，而是按照特定的格式，以便于查找出图像内任一点在空间中的位置，为维修工作提供便利。接下来就是标定模块进行标定工作，将收集到的数据标定好了以后就开始运行数据处理模块，但其首先需要进行初始化过程，然后才会正式对图像进行处理。