隧道结构轮廓快速定位与识别分析

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1、国内图书分类号：U25国际图书分类号：625西南交通大学研究生学位论文密级：公开芷姓级三Q二二级名奎透申请学位级别工堂亟±专业援粱生隧道工程指导老师渣蠢量教援二零一四年五月ClassifiedIndex：U25U．D．C：625SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisIIIIIIIIIIlUlIIIIIIUlIIIlUlY2577278RESERCHONRAPIDPOSITIoNINGANDIDENTIFICATIONOFTUNNELCONTOURGrade：CivilEnginee

2、ring201Candidate：LiTaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：BridgeandTunnelEngineeringSupervisor：ProEQiTaiyueMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等

3、复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于I．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密衫使用本授权书。(请在以上方框内打“寸’)学位论文作者签名：专j豢指导老师签名：I秦移日期：沪f够。占·沪日期：≯9修·‘·厂护、西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)在研究已有的隧道断面测量系统基础上，提出了环向安装激光测距传感器的断面测量方案。隧道轮廓定位采用FRID辅助修正里程定位，又将其应用到测量系统启停方案中。结合光斑亚像素提取技术，利用激光测距传感器辅助标定CCD相机，给出了激光

4、测距仪传感器激光发射点在相机坐标系下的姿态和光束的方向。(2)对于隧道断面的拟合方法，直墙型隧道应用三次B样条进行拟合更能得到理想的效果，并对隧道结构轮廓进行了识别研究。应用双三次B样条曲线对隧道三维轮廓进行重建，重建后的模型可以进行断面数据提取，为后续断面变形测量提供依据。为了验证断面拟合和轮廓重建的算法，采用高速铁路隧道标准断面做模型试验，得到了比较理想的效果，证明算法的可行性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研

5、究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：压≥获。狰◇b、乒。西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着我国高速铁路的快速发展，高隧线比的铁路越来越多，隧道建成后的后期病害检测越来越重要。隧道断面变形检测是隧道检测中的重中之重。传统的隧道断面检测方法显然不能满足大量的工程检测需要，所以亟待研究隧道轮廓的快速检测方法。正是在这样的背景下，在总结已有的隧道断面检测方法的基础上提出了环向不等距安装激光测距仪传感器的断面测量方案，它是

6、一种快速、简单而又经济的断面检测方案。主要工作如下：(1)提出了一种隧道轮廓定位和测量系统启停方法。隧道轮廓定位采用RFID辅助修正里程定位，通过在洞口、洞尾设置电子标签修正里程位置确定测量系统的启停。(2)研究了激光测距传感器的布置方式，提出了相机和激光测距传感器联合标定的隧道结构表面检测方法，相机和激光测距传感器的联合标定恢复了相机深度信息。(3)针对隧道结构断面特征，提出了隧道断面和曲面轮廓的三次B样条拟合法。隧道断面轮廓的拟合，采用三次B样条拟合直墙型隧道，三次样条拟合圆弧型隧道。对隧道断面进行了识别研究，识别算法采用基于曲

7、率差分的图元识别算法，提出了针对圆弧型轮廓的特征点二次调整算法。隧道三维轮廓数据点通过控制点反算后，利用双三次B样条曲线对隧道进行三维重建，同时提取指定位置的断面数据，作为断面轮廓变形的参照，避免了传统断面测量方法需要断面定位或者标记的麻烦。CCD相机和激光测距传感器的联合标定给出了标定表达式，测量数据的后处理算法均用高速铁路标准隧道断面进行了模型试验，试验结果表明算法的可行性，为实际项目中的断面测量系统提供了理论依据和实验方法。关键字：隧道轮廓；断面拟合；轮廓识别；三维重建；三次B样条西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页Abst

8、ractWiththerapiddevelopmentofhigh—speedrailway,theratiooftunnellineisbulging，andlatediseasedetectionisincreasinglyimp