本发明专利技术公开了一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法，利用三维激光点云数据分割隧道，将隧道环号分割成多个单环点云模型，通过在各个单环内点云标量值统一改变，修正成灰度值的范围，用点云强度值代替灰度值，设定阈值。统计所有环片渗漏水面积和占比，筛选渗水面积较大的环片，达到快速检测渗漏水区域的效果。本发明专利技术直接利用点云信息的强度值进行区分渗漏水区域。图像是由像素点组成，一般都是经过格栅化将点云数据转换成图像，而不同材料之间对光的反射强度不同，可直接利用强度值作为灰度值进行渗漏水区分，因而可以简化计算过程，提高识别速度，具有很强的推广价值。具有很强的推广价值。具有很强的推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法
[0001]本专利技术属于隧道工程
，特别设计一种地铁隧道渗漏水检测方法。
技术介绍
[0002]目前我国的地铁隧道正处于大规模建设时期，随着越来越多的地铁线路投入运营，已使用的地铁隧道暴露出许多病害问题。地铁隧道的主要建造方法是盾构法，危害盾构隧道健康状态的主要病害就是隧道渗漏水。
[0003]地铁隧道的渗漏水病害会导致衬砌的风化、剥落腐蚀，对衬砌结构造成破坏；渗漏水还会使围岩软化发生形变；渗漏水常常发生在锚栓孔位置，会对锚栓发生锈蚀作用，加快设备的老化；在严寒的冬天，隧道中裂缝中的渗漏水会因结冰导致裂缝胀裂，造成裂缝加大，渗漏水形成的冰柱也可能侵入隧道中的限界，影响列车的行车安全。若衬砌渗漏水病害得不到及时的检测和维修，其对衬砌的侵蚀将变得日益严重，长此以往，管片衬砌会发生位移甚至错台，严重时，可能导致管片剥落甚至隧道坍塌。
[0004]目前隧道渗漏水的检测主要是人工巡查的方法，在有限的天窗期内可能存在漏查的情况。为解决这个问题，中国专利技术专利申请号201810066937.7公开了一种基于三维扫描仪获取隧道点云信息，经过图像处理过的隧道影像自动识别渗漏水的方法。中国专利技术专利号202010967797.8同样是对渗漏水病害图像识别，加入深度学习算法中的卷积神经网络，自动化、批量化处理的方式进行病害检测。中国专利技术专利号202210071582.7同样是基于深度学习算法，利用VGG网络对数据集训练，CNN网络识别病害位置。已有专利技术方法主要是通过图像识别查找渗漏水位置，输入样本通过拍摄的方式获取渗漏水病害照片，拍照造成外业工作时间长，需要一定的亮度增加工作难度。并且深度学习算法存在训练集样本精度不高，影响最后的泛化能力的问题。
[0005]传统的地铁隧道渗漏水病害检测方法多采用人工巡检、手工拍摄等手段采集数据，并花费大量时间进行数据处理并编制报告反馈信息。传统的检测方式难以满足效率、精度和安全性的要求，迫切要求新的检测技术提高隧道渗漏水检测速度和自动化程度。三维激光扫描仪在获取点云位置信息的同时能获取其强度信息，结合三维激光扫描仪的特点，提出一种简单、高效、自动化的地铁隧道渗漏水检测方法。
技术实现思路
[0006]为了解决上诉问题，本专利技术提供了一种基于点云数据的地铁隧道渗漏水检测方法，以解决现有技术中对于地铁隧道渗漏水检测速度慢、自动化程度低的问题。
[0007]本专利技术的技术方案是，一种隧道渗漏水病害检测方法，尤其针对盾构隧道，包括以下步骤：
[0008](1)通过三维激光扫描仪获取地铁隧道点云信息，包括点云的位置(x,y,z)和标量值(Sclar)。其中，x轴为与隧道走向垂直的方向，y轴为隧道前进方向，z轴为竖直方向，Sclar是扫描仪自带的一种标量信息，反应点云信息的反射强度值。
[0009](2)沿隧道轴线将点云数据按照管片宽度进行分割，将一段隧道点云模型按环号分成单环点云模型。
[0010](3)对每一环片上点云信息强度进行修正，将强度值修正到0
‑
255用强度值代替灰度值；
[0011](4)利用水和隧道表面的强度不同，设定阈值筛选出环片内所有小于阈值的点云，认定为渗漏水点云，并计算单环的渗漏水面积占比。
[0012](5)单环管片数量一定、种类一定可计算单环表面积，结合渗漏水面积占比可计算单环渗漏水面积，根据环号进行统计一段里程内所有环号的渗漏水面积，做到快速检查病害。
[0013]本专利技术利用三维激光点云数据分割隧道，将隧道环号分割成多个单环点云模型，通过在各个单环内点云标量值统一改变，修正成灰度值的范围，用点云强度值代替灰度值，设定阈值。统计所有环片渗漏水面积和占比，筛选渗水面积较大的环片，达到快速检测渗漏水区域的效果。
[0014]本专利技术的创新之一是，在盾构隧道渗漏水病害检测处理过程中，直接利用点云信息的强度值进行区分渗漏水区域。图像是由像素点组成，一般都是经过格栅化将点云数据转换成图像，而不同材料之间对光的反射强度不同，可直接利用强度值作为灰度值进行渗漏水区分，因而可以简化计算过程，提高识别速度。同时，根据点云位置信息确定渗漏水区域位置，提高了实时处理的效率和精度。
[0015]本专利技术将三维激光扫描技术运用到地铁隧道渗漏水检测中，可以实时监测隧道断面数据，极大的提高了检测效率和检测精度，给地铁建设方、设计方及施工方带来便利，具有很强的推广价值。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术提供的基于点云数据的地铁渗漏水检测方法的流程图；
[0018]图2是根据本专利技术具体实施例的断面截取原理示意图；
[0019]图3是根据本专利技术具体实施例的地铁隧道分割成单环示意图；
[0020]图4是根据本专利技术实施例的渗漏水面积及占比统计图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]根据本专利技术的实施例，提供了一种地铁隧道渗漏水检测方法。
[0023]如图1所示，根据本专利技术实施例的地铁隧道渗漏水检测方法包括以下步骤：
[0024]101，通过三维激光扫描仪获取地铁隧道点云数据。
[0025]102，对原始点云数据进行预处理。
[0026]103，按照环号进行分割生成隧道环片点云模型。
[0027]104，对环片内点云强度进行修正。
[0028]105，设定阈值筛选渗漏水区域，计算渗漏水面积占比。
[0029]106，遍历检测地段分割成的所有环片，统计各个环片渗漏水面积。完成隧道渗漏水识别。
[0030]本专利技术通过上述技术方案，首先通过三维激光扫描仪获取地铁隧道点云数据，然后对原始点云数据进行预处理，再按环号分割隧道点云模型，之后对各个环内点云强度进行修正，设定阈值计算单环渗漏水面积占比和渗漏水面积，最后遍历检测段，按环号统计渗漏水面积完成渗漏水识别。
[0031]本专利技术能够准确识别出地铁隧道渗漏水的位置、面积、数量，极大的提高了识别精度和效率。而且三维激光扫描技术采用非接触测量方式且无需校准，受环境影响小，可全时段且在无光照条件下进行数据采集，提高了检测效率。
[0032]其中，点云数据预处理包括点云去噪、点云拼接、点云精简和坐标转换过程生成新的点云数据。
[0033]在一个实施例中，先将激光扫描仪获取的点云模型进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法，适用于盾构隧道，其特征在于：包括以下步骤，(1)通过三维激光扫描仪获取地铁隧道点云信息，包括点云的位置(x,y,z)和标量值；其中，x轴为与隧道走向垂直的方向，y轴为隧道前进方向，z轴为竖直方向，Sclar是扫描仪自带的一种标量信息，反应点云信息的反射强度值；(2)沿隧道轴线将点云数据按照管片宽度进行分割，将一段隧道点云模型按环号分成单环点云模型；(3)对每一环片上点云信息强度进行修正，将强度值修正到0
‑
255用强度值代替灰度值；(4)利用水和隧道表面的强度不同，设定阈值筛选出环片内所有小于阈值的点云，认定为渗漏水点云，并计算单环的渗漏水面积占比；(5)单环管片数量一定、种类一定可计算单环表面积，结合渗漏水面积占比计算单环渗漏水面积，根据环号进行统计一段里程内所有环号的渗漏水面积快速检查病害。2.根据权利要求1所述的一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法，其特征在于：利用三维激光点云数据分割隧道，将隧道环号分割成多个单环点云模型，通过在各个单环内点云标量值统一改变，修正成灰度值的范围，用点云强度值代替灰度值，设定阈值并统计所有环片渗漏水面积和占比。3.根据权利要求1所述的一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法，其特征在于：首先通过三维激光扫描仪获取地铁隧道点云数据，然后对原始点云数据进行预处理，再按环号分割隧道点云模型，之后对各个环内点云强度进行修正，设定阈值计算单环渗漏水面积占比和渗漏水面积，最后遍历检测段，按环号统计渗漏水面积完成渗漏水识别。4.根据权利要求1所述的一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法，其特征在于：点云数据预处理包括点云去噪、点云拼接、点云精简和坐标转换过程生成新的点云数据。5.根据权利要求1所述的一种基于点云信息的地铁渗漏水检测方法，其特征在于：先将激光扫描仪获取的点云模型进行预处理，对处理后的点云模型按环号进行分割；先根据检测段起始环和终止环的断面中心坐标，建立沿隧道轴线方向与各环垂直的法向量，根据各环中心坐标建立横断面方程，利用点到面的距离公式依次按环号进行点云数据分割；具体计算过程如下，根据起始环号中心坐标建立经过环片中心的横断面方程：(x
s
‑
x
e
)(x
‑
x
n
)+(y
s
‑
y
e
)(y
‑
y
n
)+(z
s
‑
z
e
)(z
【专利技术属性】
技术研发人员：王秋生，李裴，王锋，张韩琪，贺鹏，裴瑛，李佳豪，
申请(专利权)人：北京博岩土木工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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