基于摄影测量的盾构隧道轮廓快速检测方法.docx

基于摄影测量的盾构隧道轮廓快速检测方法
摘要
在盾构隧道施工中，轮廓的准确检测是重要的工作之一。传统的轮廓检测方法在操作上需要耗费大量时间，且存在精度不高的情况。本文提出了一种基于摄影测量的盾构隧道轮廓快速检测方法，该方法可以在较短的时间内高精度地检测出盾构隧道的轮廓。具体实现过程为：利用数字相机对盾构隧道进行影像采集，然后进行图像处理和计算，最终生成精确的盾构隧道轮廓。本方法在实际工程中应用，经过测试证明，具有准确性高、快速、操作简单等优点。
关键词：盾构隧道；摄影测量；轮廓检测；图像处理；数字相机
Abstract
Intheconstructionofshieldtunnels,accuratedetectionofthecontourisoneoftheimportanttasks.Traditionalcontourdetectionmethodsrequirealotoftimeandarenotaccurate.Inthispaper,arapiddetectionmethodfortheshieldtunnelcontourbasedonphotogrammetryisproposed,whichcandetectthecontouroftheshieldtunnelinashorttimewithhighprecision.Thespecificimplementationprocessistouseadigitalcameratocollectimagesoftheshieldtunnel,andthenperformimageprocessingandcalculationtogenerateanaccuratecontouroftheshieldtunnel.Thismethodwasappliedinpracticalengineeringandtested.Theresultsshowthatithastheadvantagesofhighaccuracy,fastspeedandsimpleoperation.
Keywords:shieldtunnel;photogrammetry;contourdetection;imageprocessing;digitalcamera
1.引言
随着城市化的不断发展和交通运输的快速发展，越来越多的地下结构被建造出来。其中，盾构隧道作为重要的交通运输结构之一，在城市交通建设中占据着重要的地位[1]。在盾构隧道的施工过程中，轮廓的准确检测是重要的工作之一。盾构隧道的轮廓检测需要检测出导向系统、车体外壳以及剥离头的精确位置，并及时对轮廓进行调整，以保证施工质量和安全。
目前，盾构隧道轮廓检测主要采用人工测量或机械检测两种方式[2]。人工测量通常需要耗费很长的时间，并存在测量精度差的情况。机械检测可以提高工作效率，但设备成本高，操作难度大，且精度也无法满足要求。因此，需要一种新的快速、准确且成本不高的盾构隧道轮廓检测方法。
本文提出了一种基于摄影测量的盾构隧道轮廓快速检测方法。该方法利用数字相机对盾构隧道进行影像采集，然后进行图像处理和计算，最终生成精确的盾构隧道轮廓。该方法在实际工程中应用，经过测试证明，具有准确性高、快速、操作简单等优点。
2.方法原理
2.1数字相机的选择
采用数字相机进行影像采集是基于摄影测量的方式实现快速检测盾构隧道轮廓的前提。数字相机的高效性和低成本使其成为现代测量领域的常规选择。采用数字相机进行影像采集时，需要考虑相机分辨率、相机传感器尺寸和镜头参数等因素。
在选择数字相机时应根据实际需要选择合适的分辨率，太高的分辨率会增加图像处理的复杂度，而太低的分辨率会影响检测精度。传感器尺寸的选择应与物体的大小相匹配，可根据盾构隧道的实际大小来选择。镜头参数包括焦距、视场和光圈等，根据实际情况选择即可。
2.2影像采集与图像处理
盾构隧道的影像采集是基于摄影测量的盾构隧道轮廓快速检测方法的第一步。影像的采集包括两个主要步骤：选择影像采集点并进行拍摄。为了保证检测精度，应选择合适的采集点，并展开盾构隧道以获取完整采集图像。在采集影像时，应设置相机的曝光、快门速度等参数。采集完成后，可以使用数码相机或计算机将图像传输到计算机中。
对于采集的影像，需要进行图像处理以提取盾构隧道的轮廓。图像处理过程主要包括以下步骤：
第一步：去噪。由于影像采集过程中可能会受到光照、气候等自然因素的影响，因此必须对图像进行去噪处理，以消除图像中的噪声。采用常用的去噪算法，如中值滤波等，进行去噪处理。
第二步：二值化。将图像转换为二进制图像。采用常用的二值化算法，如均值阈值法、自适应阈值法等，进行二值化处理。
第三步：边缘检测。从二值图像中提取出轮廓信息，可以采用常用的边