檢測車上的控制機(jī)讀取固定在隧道壁上RFID所存儲的空間位置信息，控制機(jī)啟動測量 系統(tǒng)，主動式全景視覺傳感器進(jìn)入采集信息狀態(tài)，同時系統(tǒng)時鐘同步系統(tǒng)啟動，記錄每一位 置信息相對應(yīng)的時間信息并校準(zhǔn)隧道檢測車的初始位置；控制器讀取測距輪中光電編碼 器的脈沖當(dāng)量并估算隧道檢測車的行走距離Zi;控制器讀取主動式全景視覺傳感器所獲 取的隧道橫斷面激光掃描圖像并W隧道檢測車的行走距離Zi和現(xiàn)在時刻為文件名保存在 控制器的存儲單元中；當(dāng)隧道檢測車達(dá)到下一個站點時，控制器通過無線接發(fā)送單元將控 制器的存儲單元中的隧道橫斷面激光掃描圖像發(fā)送給站級通信系統(tǒng)；隨著隧道檢測車W 120km/h的速度前行，控制器不斷讀取主動式全景視覺傳感器所獲取的隧道橫斷面激光掃 描圖像和讀取測距輪中光電編碼器的脈沖當(dāng)量并估算隧道檢測車的行走距離Zi，并W隧道 檢測車的行走距離Zi和現(xiàn)在時刻為文件名保存在控制器的存儲單元中，直至當(dāng)隧道檢測車 上的控制機(jī)讀取固定在隧道壁上RFID中的信息為隧道出口；此時，控制器停止向主動式全 景視覺傳感器獲取圖像數(shù)據(jù)，關(guān)閉主動式全景視覺傳感器中的全景激光投射光源，并將隧 道出口處固定在隧道壁上RFID所存儲的空間位置信息和存儲單元中的隧道橫斷面激光掃 描圖像發(fā)送給站級通信系統(tǒng)；該樣隧道檢測車對隧道的健康體檢掃描結(jié)束，隧道的健康體 檢掃描過程中所獲得的橫斷面激光掃描圖像經(jīng)站級通信系統(tǒng)發(fā)送給中央監(jiān)控中也服務(wù)器 中的全隧道橫斷面激光掃描圖像庫中。
[0076] 中央監(jiān)控中也服務(wù)器通過全隧道安全檢測網(wǎng)接收到隧道檢測車的隧道橫斷面激 光掃描圖像后，首先讀取隧道檢測車的行走距離Zi和現(xiàn)在時刻為文件名的隧道橫斷面激光 掃描圖像；然后從隧道橫斷面激光掃描圖像中解析出隧道橫斷面上全景激光投射點的空間 坐標(biāo)位置值，即隧道橫斷面上的H維點云數(shù)據(jù)；接著W隧道檢測車的行走距離Zi的隧道橫 斷面上的H維點云數(shù)據(jù)重構(gòu)出全隧道內(nèi)壁H維模型；最后根據(jù)最新構(gòu)建的全隧道內(nèi)壁H維 模型與最初構(gòu)建的全隧道內(nèi)壁H維模型進(jìn)行對比，分析隧道形變量。
[0077] 中央監(jiān)控中也服務(wù)器中主要包括；全方位視覺傳感器標(biāo)定單元、主動式全景視覺 傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)庫、第J節(jié)隧道斷面圖像數(shù)據(jù)讀取單元、全隧道橫斷面激光掃描圖像庫、全 方位面激光信息解析及點云數(shù)據(jù)獲取單元、隧道中軸線提取單元、降噪及平差處理單元、H 維建模及變形分析單元、全隧道各節(jié)橫斷面基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、全隧道縱斷面拼接單元、位移監(jiān)測 和沉降監(jiān)測單元、全隧道各節(jié)中軸線坐標(biāo)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、全隧道健康體檢結(jié)果數(shù)據(jù)庫和隧道 縱斷面變移量H維可視化單元；處理流程如附圖16所示。
[0078] 全方位視覺傳感器標(biāo)定單元，用于確定H維空間點和攝像機(jī)成像平面上的二維圖 像點之間映射關(guān)系的參數(shù)，本發(fā)明中采用了單視點的全方位視覺傳感器，由雙曲面折反射 鏡面成像原理構(gòu)成的全方位視覺傳感器具有單視點成像特性；其成像原理如圖3所示。為 了建立H維空間點與成像平面圖像點上的映射關(guān)系，該里采用Micus化的透視投影成像模 型，如圖2所示，在該成像模型中，考慮兩個不同的參考平面，圖像平面（U'，V'）和傳感器平 面（U"，v")，圖像平面和攝像機(jī)的CCD相關(guān)，用像素坐標(biāo)系來表示。傳感器平面是一個假 設(shè)的和鏡面光軸正交的平面，其中也原點是光軸和該平面的交點；W雙曲面鏡面的焦點，即 單視點〇m為原點建立坐標(biāo)系，Z"軸和鏡面光軸對齊；設(shè)X=技，Y，Z] T為空間中一點，U" = [u"，v" ]T是X在傳感器平面的投影，u =[u'，v']T是其對應(yīng)的圖像平面的像素點； 空間坐標(biāo)點X先通過射影變換矩陣投射到鏡面上A點處，A點由鏡面反射聚焦于攝像機(jī)光 學(xué)中也點C，并交傳感器平面上U" = [U"，v" ]T點，U"點通過仿射變換到圖像平面上點 U = [u'，v']T;整個單視點折反射攝像機(jī)成像模型描述的是由空間點到折反射鏡面點，折 反射鏡面點到成像平面上的點，成像平面上的點再到圖像平面點形成圖像中的像素點的過 程。
[0079] 折反射鏡面到傳感器平面之間的轉(zhuǎn)換用公式（17)表示；
[0080]
【主權(quán)項】
1. 一種基于主動式全景視覺的隧道全斷面高速動態(tài)健康檢測裝置，包括隧道檢測車和 處理器，其特征在于，所述的隧道檢測車包括在隧道軌道上行走的檢測車本體，安裝在檢測 車本體上的主動式全景視覺傳感器、RFID讀取器和測距輪； 所述的主動式全景視覺傳感器包括同軸固定的全景激光投射光源和全方位視覺傳感 器，所述的全景激光投射光源用于為隧道內(nèi)壁提供隧道斷截面全景掃描光，所述的全方位 視覺傳感器用于采集隧道內(nèi)壁的全景圖像； 所述的讀取器，用于讀取固定在隧道內(nèi)壁上RFID內(nèi)存儲的隧道基準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 所述的測距輪，用于計算隧道檢測車的行走距離； 所述的處理器，用于從所述的全景圖像中解析出隧道橫斷面上的三維點云數(shù)據(jù)，并結(jié) 合隧道檢測車的行走距離重構(gòu)出全隧道內(nèi)壁三維模型，再將構(gòu)建的全隧道內(nèi)壁三維模型與 初始的全隧道內(nèi)壁三維模型進(jìn)行對比，分析隧道形變量。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于主動式全景視覺的隧道全斷面高速動態(tài)健康檢測裝置，其 特征在于，所述的全景激光投射光源包括底座，固定在底座上的圓圈形激光發(fā)射器，和用于 反射圓圈形激光發(fā)射器發(fā)射出來的圓圈激光為隧道內(nèi)壁提供隧道斷截面全景掃描光的圓 錐形鏡面。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于主動式全景視覺的隧道全斷面高速動態(tài)健康檢測裝置，其 特征在于，所述的處理器包括： 全方位視覺傳感器標(biāo)定單元，用于確定三維空間點和攝像機(jī)成像平面上的二維圖像點 之間映射關(guān)系的參數(shù)； 第J節(jié)隧道斷面圖像數(shù)據(jù)讀取單元，用于將全隧道橫斷面激光掃描圖像分段節(jié)按順序 讀取并進(jìn)行分析； 全方位面激光信息解析及點云數(shù)據(jù)獲取單元，用于對h(j)節(jié)內(nèi)所有的移動距離zjA隧道橫斷面激光掃描圖像進(jìn)行處理，得到隧道內(nèi)壁邊緣點云數(shù)據(jù)； 隧道中軸線提取單元，用于根據(jù)隧道軸線繪制隧道縱向變形圖，以便進(jìn)行三維建模； 降噪及平差處理單元，用于進(jìn)一步對所述的隧道軸線提取模塊處理得到的隧道點云數(shù) 據(jù)進(jìn)行降噪及平差處理； 三維建模及變形分析單元，用于隧道變形可視化處理； 全隧道縱斷面拼接單元，用于將全隧道的分段三維重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行拼接； 位移監(jiān)測和沉降監(jiān)測單元，用于對隧道的整體位移和沉降有量化的度量； 隧道縱斷面變移量三維可視化單元，用于對隧道的整體位移和沉降有量化的、可視化 的表達(dá)。
4. 一種基于權(quán)利要求1?3任一項所述的隧道全斷面高速動態(tài)健康檢測裝置的方法， 其特征在于，包括步驟： 1) 控制隧道檢測車在隧道軌道上行走，采用全景激光投射光源為隧道內(nèi)壁提供隧道斷 截面全景掃描光，并通過全方位視覺傳感器采集隧道橫斷面激光掃描圖像，同時利用RFID 讀取器讀取固定在隧道內(nèi)壁上RFID內(nèi)存儲的隧道基準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 2) 估算出隧道檢測車的行車距離，并將隧道橫斷面激光掃描圖像與行車距離關(guān)聯(lián)儲 存； 3) 從隧道橫斷面激光掃描圖像中解析出隧道橫斷面上全景激光投射點的空間坐標(biāo)位 置值，即隧道橫斷面上的三維點云數(shù)據(jù)； 4) 根據(jù)所述的行車距離和對應(yīng)的三維點云數(shù)據(jù)，重構(gòu)出全隧道內(nèi)壁三維模型； 5) 將構(gòu)建的全隧道內(nèi)壁三維模型與最初構(gòu)建的全隧道內(nèi)壁三維模型進(jìn)行對比，分析隧 道形變量。
5. 如權(quán)利要求4所述的隧道全斷面高速動態(tài)健康檢測方法，其特征在于，將全隧道分 為若干節(jié)，用h(j)作為節(jié)的變量，h(j)與隧道檢測車沿隧道縱向方向上的移動距離21之間 的關(guān)系用公式（16)表示， h(j) =INTGi/lOKl(16) 在選取了某一節(jié)h(j)后，根據(jù)公式（16)得到該節(jié)中所包含的移動距離21，然后以該節(jié) 中所有的移動距離Zi作為文件名從所述的全隧道橫斷面激光掃描圖像庫中讀取隧道橫斷 面激光掃描圖像。
6. 如權(quán)利要求5所述的隧道全斷面高速動態(tài)健康檢測方法，其特征在于，用于對h(j) 節(jié)內(nèi)所有的移動距離隧道橫斷面激光掃描圖像進(jìn)行處理，得到隧道內(nèi)壁邊緣點云數(shù) 據(jù)；具體實現(xiàn)算法是： Step1 :設(shè)置初始方位角0 = 0 ; Step2:在激光掃描全景圖像上以方位角0從激光掃描全景