申请/专利权人：四川高速公路建设开发集团有限公司;四川德会高速公路有限责任公司;中国十九冶集团有限公司

申请日：2023-12-29

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117495967B

主分类号：G06T7/73

分类号：G06T7/73;G06T7/246;G06V10/44;G06V20/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2024.02.23#实质审查的生效;2024.02.02#公开

摘要：本发明公开了一种隧道掌子面位移场监测方法，属于图像处理技术领域，本发明中获取了监测视频中不同时间的多张隧道掌子面图像，并提取出轮廓图，对轮廓图切分处理，找到每个图块中的一个目标点，该目标点即为对比点，根据时间最远的轮廓图和时间最近的轮廓图上图块的目标点的位置，计算出时间最远的轮廓图和时间最近的轮廓图上目标点的位移量，从而初步判断出该段时间内是否存在位移，若存在位移，则根据各张轮廓图上的目标点位置变化，找到该段时间内发生的位移变化，该种位移变化通过位移场阵列表达，无需固定的参考点，避免数据的配准，且在每个图块中设定了一个目标点，得到每个目标点处的位移场，提高了监测精度。

主权项：1.一种隧道掌子面位移场监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、从隧道掌子面的监测视频中，等时间间距采样多张隧道掌子面图像；S2、剔除每张隧道掌子面图像上的非轮廓像素点，得到轮廓图；S3、将每张隧道掌子面图像对应的轮廓图进行切分成多份，得到一张轮廓图对应的多个图块；S4、根据时间最远的轮廓图和时间最近的轮廓图上图块的目标点的位置，计算位移量；S5、在位移量大于位移阈值时，隧道掌子面存在位移；S6、根据各张轮廓图上的目标点位置变化，得到隧道掌子面的位移场阵列；所述S2包括以下分步骤：S21、将隧道掌子面图像上任一像素点作为中心点；S22、从中心点的3×3邻域范围内提取出最大像素值和最小像素值，计算最大像素距离；S23、计算中心点的3×3邻域范围像素点的像素值与中心点的像素值的距离，得到平均像素距离；S24、在平均像素距离和最大像素距离满足距离条件时，中心点标记为非轮廓像素点；S25、跳转至步骤S21，选取下一像素点作为中心点，直到隧道掌子面图像上所有像素点遍历完，从隧道掌子面图像上剔除非轮廓像素点，得到轮廓图；所述S6中位移场阵列的表达式为： ，其中，H为隧道掌子面的位移场阵列，y2,1,1为第2时刻的轮廓图与第1时刻的轮廓图在第1个图块处的位移场，ym,m-1,1为第m时刻的轮廓图与第m-1时刻的轮廓图在第1个图块处的位移场，yM,M-1,1为第M时刻的轮廓图与第M-1时刻的轮廓图在第1个图块处的位移场，y2,1,k为第2时刻的轮廓图与第1时刻的轮廓图在第k个图块处的位移场，ym,m-1,k为第m时刻的轮廓图与第m-1时刻的轮廓图在第k个图块处的位移场，yM,M-1,k为第M时刻的轮廓图与第M-1时刻的轮廓图在第k个图块处的位移场，y2,1,K为第2时刻的轮廓图与第1时刻的轮廓图在第K个图块处的位移场，ym,m-1,K为第m时刻的轮廓图与第m-1时刻的轮廓图在第K个图块处的位移场，yM,M-1,K为第M时刻的轮廓图与第M-1时刻的轮廓图在第K个图块处的位移场，K为轮廓图上图块的数量，m为时刻的编号，M为时刻的数量，k为图块的编号；所述第m时刻的轮廓图与第m-1时刻的轮廓图在第k个图块处的位移场ym,m-1,k的表达式为： ， ， ，其中，xk为第k个图块上目标点的横向移动距离，yk为第k个图块上目标点的纵向移动距离，xm,k为第m时刻的轮廓图上第k个图块上目标点的横坐标，xm-1,k为第m-1时刻的轮廓图上第k个图块上目标点的横坐标，ym,k为第m时刻的轮廓图上第k个图块上目标点的纵坐标，ym-1,k为第m-1时刻的轮廓图上第k个图块上目标点的纵坐标，exp为以自然常数为底的指数函数，arctan为反正切函数，r为虚数单位。

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