基于圖像處理的隧道檢測(cè)

張晉(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

基于圖像處理的隧道檢測(cè)

張晉
(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

摘要:隧道的安全與否與交通安全息息相關(guān)，也嚴(yán)重影響到了人們的生命安全。因此做好隧道檢測(cè)工作具有十分重要的意義。但目前現(xiàn)有的隧道檢測(cè)技術(shù)具有嚴(yán)重的弊端，所以需要相關(guān)單位加強(qiáng)隧道檢測(cè)的研究本文主要研究了基于圖像處理的隧道檢測(cè)方法，以此為隧道檢測(cè)工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞:圖像處理;隧道;檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào):U445

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015)04－0130－01

1　相關(guān)技術(shù)的介紹

1．1視頻編碼技術(shù)

近年來(lái)，隨著高科技的快速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展和不斷完善，并且計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在人們的日常生活得到了廣泛地應(yīng)用。特別是是視頻編碼技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，但是在視頻編碼技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中還存在一些比較常見(jiàn)的問(wèn)題，比如說(shuō)視頻信號(hào)占用大量資源。為了解決這個(gè)問(wèn)題科技人員開(kāi)始研究視頻信號(hào)的壓縮編碼技術(shù)。另外，不同的領(lǐng)域?qū)σ曨l的質(zhì)量有著不同的要求，如此也就產(chǎn)生了不同的標(biāo)準(zhǔn)要求。其中主要包括MPEG－x系列標(biāo)準(zhǔn)、H．26x系列標(biāo)準(zhǔn)等。

1．2H．264技術(shù)

H．264技術(shù)是一種視頻編解碼過(guò)程中常用技術(shù)。這種技術(shù)有一些特點(diǎn)，比如說(shuō)它的設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單，依靠的都是最為基本的一些技術(shù)，并沒(méi)有運(yùn)用過(guò)多的繁瑣的選項(xiàng)，單照以前的版本相比其擁有了更為強(qiáng)大的壓縮供能，并且加強(qiáng)了對(duì)各種信道的適應(yīng)能力，其對(duì)錯(cuò)誤碼和丟包的處理也是更為完善，時(shí)期的適用范圍變得更寬，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的需求，使其適用率大幅度的提升。而且最為重要的是它的基本系統(tǒng)是免費(fèi)開(kāi)放的，并不需要版權(quán)的支持。

1．3數(shù)字圖像處理技術(shù)

數(shù)字圖像處理是一種非常重要的電子處理技術(shù)，它指的是對(duì)圖像進(jìn)行分析、加工的過(guò)程，目的是為了讓視頻效果滿(mǎn)足要人們的視覺(jué)和心理需求。而在數(shù)字圖像處理過(guò)程中通常會(huì)說(shuō)到一個(gè)詞，那就是區(qū)域生長(zhǎng)—它說(shuō)的是從某個(gè)象素出發(fā)，按照程序進(jìn)行像素調(diào)節(jié)，當(dāng)像素達(dá)到目標(biāo)像素以后時(shí)，區(qū)域終止生長(zhǎng)。另外，確定初始點(diǎn)是數(shù)字圖像處理技術(shù)中較為關(guān)鍵的一步。初始點(diǎn)的確定可以影響到圖片處理的效果，而且圖像在處理過(guò)程中也會(huì)受到噪聲的影響。因此，為了保證圖片的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)盡量避免噪聲的出現(xiàn)，對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理，這一操作可在空域或頻域中進(jìn)行。

2　隧道檢測(cè)的方案

2．1隧道檢測(cè)原理

在隧道檢測(cè)過(guò)程中，有一種經(jīng)常采用的動(dòng)態(tài)測(cè)量手段就是電視攝像測(cè)量法，這種方法的效果是比較理想的，這主要是因?yàn)樗捎孟耠娨曚浵褚粯拥姆椒▽?duì)隧道斷面進(jìn)行攝像，并且通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸通道傳送到計(jì)算機(jī)上，然后通過(guò)計(jì)算可以很快得到隧道施工的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以準(zhǔn)確地記錄隧道斷面的位置。除此之外，三角型測(cè)量原理也較為常用的。

2．2系統(tǒng)組成

根據(jù)電視攝像法可將系統(tǒng)分為三個(gè)部分:錄像采集部分，標(biāo)定生成部分，數(shù)據(jù)處理部分。采集模塊主要負(fù)責(zé)列車(chē)啟動(dòng)、視頻采集與保存視頻工作。輪廓提取真值對(duì)應(yīng)、圖像拼接與限界生成則是數(shù)據(jù)處理部分所負(fù)責(zé)的。系統(tǒng)分工明確是隧道檢測(cè)準(zhǔn)確的重要保障，接下來(lái)具體說(shuō)一下系統(tǒng)各部分的作用。首先是錄像采集部分的工作，這個(gè)部分的作用主要發(fā)生在列車(chē)駛?cè)胨淼篮?，通過(guò)采集隧道斷面信息并及時(shí)傳輸給系統(tǒng)的下一個(gè)部分;其次是標(biāo)定生成部分，這個(gè)部分主要將收集到的一些參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算進(jìn)行標(biāo)定;再次是數(shù)據(jù)處理部分，這個(gè)部分是系統(tǒng)的最后一個(gè)部分，也是最關(guān)鍵的部分。這個(gè)部分主要完成對(duì)采集到數(shù)據(jù)的處理，最終為隧道施工提供可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3　具體設(shè)計(jì)

3．1車(chē)體

車(chē)體的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最為重要的一個(gè)部分，因?yàn)樗桥c工作人員接觸最為密切的部分，也是各類(lèi)測(cè)量工具放置的地方，它會(huì)直接影響到測(cè)量的結(jié)果。因此為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性應(yīng)當(dāng)選用強(qiáng)度較強(qiáng)的材料來(lái)制造車(chē)體，以防止車(chē)體在高速運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生變形，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成嚴(yán)重的影響，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性與可信度。

3．2隧道檢測(cè)硬件

隧道限界檢測(cè)車(chē)是隧道檢測(cè)中常用的一種檢測(cè)工具，而且檢測(cè)車(chē)的的硬件設(shè)備由光學(xué)成像系統(tǒng)和里程定位系統(tǒng)組成。在整個(gè)系統(tǒng)中激光器組，視頻采集卡以及紅外傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器都是非常常見(jiàn)的硬件。另外，CCD攝像機(jī)也是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中非常重要的硬件，它在檢測(cè)系統(tǒng)中占有不可替代的地位，它是用電荷作為信號(hào)的一種器件，并且它工作的主要步驟包括光積分、電荷儲(chǔ)存、電荷轉(zhuǎn)移以及信號(hào)讀出等。總之，硬件設(shè)施在隧道檢測(cè)系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用，所以在隧道檢測(cè)中還要加大檢測(cè)硬件的開(kāi)發(fā)利用。

3．3隧道檢測(cè)軟件

隧道檢測(cè)車(chē)的軟件也是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中非常重要的部分，而且隧道檢測(cè)車(chē)主要是通過(guò)主圖像采集模塊、標(biāo)定生成模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。當(dāng)隧道檢測(cè)車(chē)正式啟動(dòng)后，各軟件也正式開(kāi)始依次運(yùn)行，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、然后進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定、再然后就是數(shù)據(jù)處理。在系統(tǒng)工作過(guò)程中參與其中的軟件也很多，比如說(shuō)激光器，它是在檢測(cè)車(chē)進(jìn)入隧道后發(fā)揮作用的，主要是輔助檢測(cè)車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。它的工作原理是通過(guò)通過(guò)紅外線(xiàn)觸發(fā)攝像機(jī)的開(kāi)關(guān)，以此攝像機(jī)也隨之工作，記錄下斷面圖像，并將圖像通過(guò)視頻采集卡儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)，以此一幀一幀的采集畫(huà)面，并將畫(huà)面全部保存在電腦中。在存放圖像中的像素點(diǎn)與空間對(duì)應(yīng)點(diǎn)時(shí)切不可隨意排放，而是按照特定的格式，以便于查找出圖像內(nèi)任一點(diǎn)在空間中的位置，為維修工作提供便利。接下來(lái)就是標(biāo)定模塊進(jìn)行標(biāo)定工作，將收集到的數(shù)據(jù)標(biāo)定好了以后就開(kāi)始運(yùn)行數(shù)據(jù)處理模塊，但其首先需要進(jìn)行初始化過(guò)程，然后才會(huì)正式對(duì)圖像進(jìn)行處理。

4　結(jié)語(yǔ)

總而言之，隧道的安全與人們的生命安全有著重要的聯(lián)系，因此做好隧道安全監(jiān)測(cè)工作十分重要，切不可掉以輕心，殘留下任何的安全隱患，以免釀成嚴(yán)重的禍患。在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)以實(shí)際情況為主，按照要求嚴(yán)格施工，避免各種危險(xiǎn)的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

［1］王茜蒨，彭中，劉莉．一種基于自適應(yīng)閾值的圖像分割算法［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003: 23(8) : 521－524.

［2］張益貞，劉滔．MPEG/JPEG編解碼技術(shù)．北京［J］.人民郵電出版社，2003，30(3) : 150－152.

收稿日期:2015－01－15