本發(fā)明涉及隧道檢測領(lǐng)域，更具體地，涉及一種公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)實體校準(zhǔn)場及校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

1、公路隧道表觀病害檢測包括傳統(tǒng)人工檢測與快速檢測兩種方式，其中人工檢測方式必須先封閉車道，進(jìn)行交通管制，而后由技術(shù)人員借助登高作業(yè)車、手電筒與裂縫測寬儀等輔助設(shè)備對公路隧道表觀的裂縫、滲漏水等病害進(jìn)行檢查與記錄，存在效率率、安全風(fēng)險高，以及受技術(shù)人員主觀經(jīng)驗影響出現(xiàn)病害漏檢與誤檢等不足；而快速檢測方式則是通過在載車上集成高分辨率工業(yè)相機(jī)、編碼器、同步控制器等設(shè)備，實現(xiàn)高速移動條件下獲取隧道表觀影像數(shù)據(jù)，再通過后處理軟件對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而獲取公路隧道表觀病害信息，具備快速、安全、高精度、不干擾交通等突出技術(shù)優(yōu)勢，而如何確保此類公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)的檢測精度與效果就顯得尤為重要。

2、目前國內(nèi)公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)大多采用模型隧道或者在實際運營公路隧道中進(jìn)行校準(zhǔn)，未見有可供行業(yè)內(nèi)同類檢測系統(tǒng)進(jìn)行集中校準(zhǔn)與橫向比對，且功能較為完善的實體校準(zhǔn)場。模型隧道一般由金屬支撐骨架和塑料板材組成，長度僅有數(shù)十米，不具備動態(tài)檢測的校準(zhǔn)條件，且內(nèi)部環(huán)境如襯砌的材質(zhì)與紋路特征、照明條件等與實際運營公路隧道均存在明顯差異，無法準(zhǔn)確獲取公路隧道快速檢測系統(tǒng)在實際運營公路隧道環(huán)境下的檢測效果。而在實際運營公路隧道中開展校準(zhǔn)需要先投入大量人力物力先進(jìn)行交通管制，然后在隧道襯砌表面布置校準(zhǔn)設(shè)施后方可開展校準(zhǔn)工作，不僅伴隨過往車輛帶來的安全風(fēng)險，而且不方便開展不同時速條件下的動態(tài)與多次重復(fù)校準(zhǔn)。

3、此外，行業(yè)內(nèi)對于檢測系統(tǒng)校準(zhǔn)主要是針對檢測系統(tǒng)的分辨率和成像質(zhì)量進(jìn)行測試，缺乏對于裂縫寬度和長度的測量精度、面狀病害面積測量精度與測距精度等指標(biāo)的具體技術(shù)要求。

4、現(xiàn)有檢測系統(tǒng)主要缺陷為：

5、1)模型隧道與實際運營公路隧道在模擬襯砌的材質(zhì)與紋路特征、照明條件等內(nèi)部環(huán)境均存在明顯差異；

6、2)在實際運營公路隧道中每次開展校準(zhǔn)前需要先進(jìn)行交通管制，耗時費力且安全隱患大，不方便動態(tài)與多次重復(fù)校準(zhǔn)；

7、3)國內(nèi)缺乏基于實體試驗隧道的公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)校準(zhǔn)場以及對應(yīng)的校準(zhǔn)方法，且既有校準(zhǔn)方法不夠全面完善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷(不足)，提供一種公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)實體校準(zhǔn)場及校準(zhǔn)方法，用于解決模型隧道與實際運營公路隧道在襯砌的材質(zhì)與紋路特征、照明條件等內(nèi)部環(huán)境存在明顯差異；在實際運營公路隧道中開展校準(zhǔn)前需要進(jìn)行交通管制，耗時費力且安全隱患大，不方便動態(tài)與多次重復(fù)校準(zhǔn)，以及既有校準(zhǔn)方法不夠全面完善的問題。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)實體校準(zhǔn)場，其中，包括非運營實體隧道、檢測系統(tǒng)載具，還包括：校準(zhǔn)區(qū)間b，用于測量校準(zhǔn)區(qū)間b的起點至終點的距離并與實際距離進(jìn)行比較計算里程測量精度；校準(zhǔn)區(qū)間a，所述校準(zhǔn)區(qū)間a設(shè)于所述校準(zhǔn)區(qū)間b的中心線處，所述載具在校準(zhǔn)區(qū)間a上維持目標(biāo)速度采集砼二襯表觀圖像；可視分辨率測試卡，用于分析圖像的極限分辨率及計算圖像的中心極限分辨率；反射式幾何畸變測試卡，用于分析圖像的幾何畸變及檢查測試卡畸變程度；分辨率標(biāo)定卡，用于計算圖像x、y方向的分辨率及隧道橫斷面弧長的測量精度；裂縫測試卡，用于計算不同角度線段寬度的測量精度、不規(guī)則曲線長度的測量精度；面狀病害測試卡，用于計算面狀病害面積的測量精度。

3、有利于通過在所述非運營實體隧道中布設(shè)的多種類型的測試卡，對公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)進(jìn)行多種測試標(biāo)準(zhǔn)下的全面校準(zhǔn)，提高了檢測系統(tǒng)的快速檢測準(zhǔn)確性；通過實現(xiàn)多次動態(tài)、重復(fù)校準(zhǔn)，避免對運營隧道交通管制影響其正常通行。

4、所述校準(zhǔn)區(qū)間b的長度為500m，所述校準(zhǔn)區(qū)間a的長度為100m，所述校準(zhǔn)區(qū)間b的首尾端設(shè)有準(zhǔn)備區(qū)間e，所述準(zhǔn)備區(qū)間e的長度至少為20m。

5、有利于通過校準(zhǔn)區(qū)間a在校準(zhǔn)區(qū)間b中的位置，使得所述非運營實體隧道中用于校準(zhǔn)的區(qū)域相對集中，便于襯砌表觀圖像的快速采集與檢測系統(tǒng)各項指標(biāo)的分析計算。

6、所述分辨率標(biāo)定卡的長寬為1m×0.2m，長寬方向均標(biāo)記有主刻度線、次刻度線和刻度值，其中主刻度線間隔為10cm，次刻度線間隔為1mm，刻度值從0開始，每間隔10cm在主刻度線旁標(biāo)注刻度值。

7、有利于通過特定的長寬尺寸，以及設(shè)于其上的刻度線和刻度值，精準(zhǔn)測量出檢測系統(tǒng)中每臺相機(jī)采集區(qū)域成像的分辨率、水平與環(huán)向距離測量精度，以及病害的環(huán)向定位精度。

8、所述裂縫測試卡包括a型裂縫測試卡和b型裂縫測試卡，所述a型裂縫測試卡的長寬為540mm×540mm，有效區(qū)域為500mm×500mm，所述有效區(qū)域由上下左右四條邊線和框內(nèi)的五條斜邊組成，且左下兩條邊線和五條斜邊分別由14條寬度依次為0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm的等長線段首尾銜接而成；所述b型裂縫測試卡的長寬為500mm×500mm，包含5條寬度分別為0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm，長度各不相等且均不小于500mm，以及走向隨機(jī)的不規(guī)則曲線型裂縫，其中至少3條裂縫的整體走向為斜向。

9、有利于通過多種寬度與角度規(guī)格的直線型裂縫、以及多種長度與寬度規(guī)格的不規(guī)則曲線型裂縫作為對比，從而使檢測系統(tǒng)對隧道襯砌表觀出現(xiàn)的各種寬度與角度的直線型裂縫，以及不規(guī)則曲線型裂縫的實際長度與寬度的測量更為精確。

10、所述面狀病害測試卡的長寬分別為297mm×420mm，包含5個用于模擬面狀病害，且面積分別為0.001m2、0.003m2、0.005m2、0.007m2、0.01m2的不規(guī)則曲線圍成的區(qū)域。

11、有利于通過多種面積規(guī)格的不規(guī)則曲線圍成的區(qū)域形成對比，從而使檢測系統(tǒng)對隧道襯砌表觀的實際面狀病害的面積的測量更為精確。

12、本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)實體校準(zhǔn)場的校準(zhǔn)方法，其中，包括以下步驟：

13、s1.將所述非運營實體隧道沿隧道環(huán)向等分為若干個相同隧道長度的待測區(qū)域，并沿所述非運營實體隧道縱向確定校準(zhǔn)區(qū)間a和校準(zhǔn)區(qū)間b；

14、s2.在校準(zhǔn)區(qū)間a使用載有檢測系統(tǒng)的載具移動采集砼二襯表觀圖像，將采集的砼二襯表觀圖像進(jìn)行拼接處理，并形成校準(zhǔn)區(qū)間a的橫斷面展布圖，在所述橫斷面展布圖上分別測量及分析若干個測試指標(biāo)下的數(shù)據(jù)；

15、s3.測量校準(zhǔn)區(qū)間b中起點至終點的距離，并計算和分析校準(zhǔn)值；

16、s4.重復(fù)s2和s3的校準(zhǔn)分析，剔除人為因素對校準(zhǔn)結(jié)果的影響，取最不利分析結(jié)果為檢測系統(tǒng)的校準(zhǔn)結(jié)果。

17、有利于通過對所述非運營實體隧道進(jìn)行區(qū)間劃分，在不同區(qū)間內(nèi)對檢測系統(tǒng)的各項指標(biāo)進(jìn)行綜合測試與校準(zhǔn)，以提高其實際應(yīng)用的檢測精度。

18、所述s1的具體步驟包括：

19、s11.打開所述非運營實體隧道校準(zhǔn)區(qū)間b內(nèi)的照明燈具，所述載具從起點標(biāo)記位置開始移動至終點標(biāo)記位置，所述校準(zhǔn)區(qū)間b包括所述校準(zhǔn)區(qū)間a、加速區(qū)間c和減速區(qū)間c；

20、s12.所述載具在加速區(qū)間c中移動，由0加速至v后進(jìn)入校準(zhǔn)區(qū)間a，所述載具在校準(zhǔn)區(qū)間a維持勻速v移動；

21、s13.所述載具離開校準(zhǔn)區(qū)間a后進(jìn)入減速區(qū)間c中，并由勻速v減速至0。

22、有利于通過s1的變速或勻速移動載具，使得拍攝的隧道表觀圖像便于軟件處理和拼接，以提高通過分析圖像判斷測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

23、所述s2具體包括：

24、s21.所述載具沿著路面中心線在校準(zhǔn)區(qū)間a移動，在校準(zhǔn)區(qū)間a的襯砌表面沿環(huán)向均勻劃分為四個區(qū)域，每個區(qū)域分別布置可視分辨率測試卡、反射式幾何畸變測試卡、分辨率標(biāo)定卡、裂縫測試卡、面狀病害測試卡；

25、s22.所述裂縫測試卡包括a型裂縫測試卡和b型裂縫測試卡，將上述測試卡沿隧道縱向并排布置，不同區(qū)域的測試卡可以對檢測系統(tǒng)中不同相機(jī)的分辨率、成像質(zhì)量、裂縫寬度分辨能力、裂縫寬度和長度測量精度等指標(biāo)進(jìn)行校正測量。

26、所述s21的測試卡具體校準(zhǔn)步驟包括：

27、s211.四個區(qū)域包括區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3和區(qū)域4，在所述橫斷面展布圖上截取分別位于區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4中包含可視分辨率測試卡水平方向k1、垂直方向k2的圖像，并依次分析各個區(qū)域中心的水平方向k1、垂直方向k2的極限分辨率；

28、s212.在所述橫斷面展布圖上分別截取位于區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4中包含反射式幾何畸變測試卡的圖像，并檢查采集的測試卡圖像是否發(fā)生畸變，定性分析畸變程度；

29、s213.在所述橫斷面展布圖上測出分辨率標(biāo)定卡在x方向的長度lx，及在y方向的長度ly，并計算每張分辨率標(biāo)定卡上對應(yīng)的圖像在x方向的分辨率px和y方向的分辨率py，計算公式分別為px＝lx/nx，py＝ly/ny，其中nx表示圖像在分辨率標(biāo)定紙內(nèi)x方向的像素數(shù)，ny表示圖像在分辨率標(biāo)定紙內(nèi)y方向的像素數(shù)；

30、s214.在所述橫斷面展布圖上測出校準(zhǔn)區(qū)間a中某一橫斷面的弧長rm，并計算rm與該橫斷面實際弧長ra的差值；

31、s2115.在所述橫斷面展布圖上測出區(qū)域1內(nèi)a型裂縫測試卡下邊線的14條等長線段的寬度w1-0.1、w1-0.2。。。w1-4.0、w1-5.0，并分別計算與實際寬度w0.1、w0.2。。。w4.0、w5.0的差值δw1-0.1、δw1-0.2。。。δw1-4.0、δw1-5.0；同理，依次測量與下邊線成15°、30°、45°、60°、75°的5條斜邊及左邊線的14條等長線段的寬度wi-0.1、wi-0.2。。。wi--4.0、wi-5.0，及與實際寬度的差值δwi-0.1、δwi-0.2。。。δwi-4.0、δwi-5.0，其中i從2開始，一直到6，表示對應(yīng)的斜邊或左邊線的編號；同理，依次完成區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4內(nèi)各條線段的寬度分析；

32、s216.在所述橫斷面展布圖上測出區(qū)域1內(nèi)b型裂縫測試卡上5條曲線的長度lm1、lm2、lm3、lm4、lm5，并分別計算每條曲線的測量長度與其實際長度la1、la2、la1、la1、la1、的差值δl1、δl2、δl3、δl4、δl5；同理，依次完成區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4內(nèi)各條曲線的長度分析；

33、s217.在所述橫斷面展布圖上測出區(qū)域1內(nèi)面狀病害測試卡上5個不規(guī)則區(qū)域的面積am1、am2、am3、am4、am5，并分別計算每個不規(guī)則區(qū)域的測量面積與其實際面積aa1、aa2、aa1、aa1、aa1、的差值δa1、δa2、δa3、δa4、δa5。同理，依次完成區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4內(nèi)各個不規(guī)則區(qū)域的面積分析。

34、有利于通過在所述非運營實體隧道校準(zhǔn)區(qū)間a中布置的各種測試卡的測量和校準(zhǔn)，對檢測系統(tǒng)在的各項指標(biāo)的進(jìn)行綜合測試與校準(zhǔn)，以提高其實際應(yīng)用的檢測精度。

35、所述s213具體包括以下步驟：

36、s2131.將第一張分辨率標(biāo)定卡敷設(shè)于隧道襯砌表面，其長邊應(yīng)與隧道襯砌環(huán)向平行，0刻度值對準(zhǔn)隧道襯砌環(huán)向端點0，100刻度值對準(zhǔn)隧道襯砌環(huán)向端點1；

37、s2132.再將第二張分辨率標(biāo)定卡敷設(shè)于隧道襯砌表面，其0刻度值對準(zhǔn)隧道襯砌環(huán)向端點1，100刻度值對準(zhǔn)隧道襯砌環(huán)向端點2，且短邊應(yīng)與第一張分辨率標(biāo)定卡的短邊無縫銜接對齊；

38、s2133.依次完成其余分辨率標(biāo)定卡的安裝，實現(xiàn)隧道橫斷面被分辨率標(biāo)定卡沿環(huán)向完全覆蓋，每張分辨率標(biāo)定卡與隧道襯砌表面完全貼合。

39、有利于通過分辨率標(biāo)定卡在隧道襯砌表面的敷設(shè)方式，提高其對病害的環(huán)向距離與長度等尺寸測量的精確度。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：通過非運營實體隧道對公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，避免因模型隧道與實際運營公路隧道在襯砌材質(zhì)與紋路特征、照面條件等內(nèi)部條件存在明顯差異，造成檢測系統(tǒng)在實際應(yīng)用時檢測結(jié)果不準(zhǔn)；通過校準(zhǔn)區(qū)間a內(nèi)布置的多種類型的測試卡對所述非運營實體隧道進(jìn)行多種測試標(biāo)準(zhǔn)下的全面校準(zhǔn)，實現(xiàn)公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)的分辨率、成像質(zhì)量、裂縫寬度分辨能力、裂縫寬度和長度的測量精度的校準(zhǔn)，提高了公路隧道表觀病害快速檢測系統(tǒng)的檢測準(zhǔn)確性；通過非運營實體隧道方便實現(xiàn)多次動態(tài)與重復(fù)校準(zhǔn)，避免交通管制影響運營公路隧道的正常通行。為交通行業(yè)公路隧道快速檢測同類設(shè)備提供橫向?qū)Ρ葓鏊?/p>