刘 晓

(山西省交通科学研究院山西省公路智能监测工程技术研究中心，山西太原 030006)

0 引言

基于视觉的隧道快速检测系统是获取隧道病害信息的重要手段之一［1-4］，其核心任务是高质量的获取目标区域的衬砌图像。但是，由于光学系统对光照强度要求较高［5-6］，各隧道断面尺寸不同，并且在行车过程中，车辆运动产生的振动、颠簸以及轨迹变化将导致相机CCD靶面偏离焦平面［7-9］，从而降低成像分辨率，影响图像采集质量。为了提高隧道快速检测系统的适应性，同时得到高质量的隧道衬砌图像［10］，需要在隧道视觉检测系统中设计调焦机构，以补偿由于外界环境变化引起的离焦问题。

本文以提高隧道图像采集质量为出发点，分析引起隧道成像离焦的主要因素，提出提升图像采集质量的措施，确定调焦方案，并设计一种应用于公路隧道视觉检测的多自由度调节机构。在此基础上，分析该调节机构工作原理，并着重给出了主要零部件的设计方法。

1 调焦方案的确定

1.1 引起离焦的主要因素

公路隧道内部光照强度有限，视觉采集系统对外界环境的适应性降低。由于隧道断面尺寸不同、行车轨迹不确定、外界多维扰动等原因，都会导致相机拍摄距离变化，使隧道衬砌面位于数字相机、激光光源等视觉采集设备最佳工作范围之外。

1.1.1 隧道断面尺寸对图像采集质量的影响

隧道标准内轮廓断面由起拱线高度、拱部圆弧半径等参数描述，依据《公路隧道设计规范》(JTG D70—2004)，高速公路隧道以双洞单向两车道为主，设计时速有 60、80、100、120 km·h－1，分别对应不同的建筑限界横断面。……