基于图像特征识别的盾构隧道渗漏水检测方法

基于图像处理技术的隧道病害检测与评估方法在现代交通体系中，隧道作为重要的基础设施，其安全性和可靠性至关重要。

然而，由于隧道所处环境的复杂性和长期使用的影响，隧道容易出现各种病害，如裂缝、渗漏水、衬砌剥落等。

这些病害如果不能及时发现和处理，可能会导致严重的安全事故，影响隧道的正常使用。

因此，研究高效、准确的隧道病害检测与评估方法具有重要的现实意义。

图像处理技术作为一种非接触式的检测手段，具有快速、准确、自动化程度高等优点，为隧道病害的检测与评估提供了新的思路和方法。

一、图像处理技术在隧道病害检测中的应用原理图像处理技术主要是通过对采集到的隧道图像进行分析和处理，提取出病害的特征信息，从而实现病害的检测和识别。

其基本流程包括图像采集、图像预处理、特征提取和病害识别四个环节。

图像采集是整个流程的第一步，通常采用相机、摄像机等设备对隧道进行拍摄，获取隧道表面的图像。

为了保证图像的质量，需要选择合适的拍摄角度、距离和光照条件，并尽量减少拍摄过程中的抖动和噪声。

图像预处理是对采集到的原始图像进行去噪、增强、几何校正等操作，以提高图像的质量和清晰度，为后续的特征提取和病害识别打下基础。

常用的预处理方法包括中值滤波、均值滤波、直方图均衡化、仿射变换等。

特征提取是从预处理后的图像中提取出能够反映病害特征的信息，如形状、大小、颜色、纹理等。

常用的特征提取方法包括边缘检测、区域分割、特征点提取等。

病害识别是根据提取到的特征信息，采用模式识别、机器学习等方法对病害进行分类和识别。

常用的病害识别方法包括支持向量机、决策树、神经网络等。

二、隧道病害的类型及特征隧道病害的类型多种多样，常见的有裂缝、渗漏水、衬砌剥落、空洞等。

不同类型的病害具有不同的特征，需要采用不同的检测方法和评估指标。

裂缝是隧道中最常见的病害之一，其特征主要表现为线性的、宽窄不一的裂缝痕迹。

根据裂缝的宽度和长度，可以将其分为微观裂缝、宏观裂缝等不同类型。

裂缝的存在会削弱隧道结构的承载能力，严重时可能导致隧道坍塌。

面向地铁隧道表面渗漏水的快速检测技术摘要：地下隧道已成为缩短交通线路距离、缓解城市交通的最理想渠道之一。

地下隧道的定期检查是保证隧道安全运行和估算剩余生命周期的必要措施，可以降低地下隧道的倒塌风险。

地下隧道漏水是一种典型的隧道病害，严重威胁着地下隧道的安全运行。

因此，探测漏水是地下隧道定期检查的重要任务之一。

地下隧道漏水检测的方法主要有人工检测方法、摄影测量检测方法、架站式地面激光扫描方法和移动激光扫描检测方法。

人工检测方法是一种传统的基于人工观察和判断的水渗漏检测方法，需要大量人力和高成本投资。

此外，传统方法的准确性对个人判断很敏感。

摄影测量法是利用电荷耦合器件(chargecoupleddevice，CCD)相机获取地下隧道数字图像数据，并从数字图像数据中提取渗水区域。

然而，摄影测量法是一种被动的方法，且受地下隧道光照条件的影响较大。

架站式地面激光扫描方法是利用激光测距的原理，获取点云的空间位置及强度信息，通过点云强度信息实现渗漏水位置的定位。

然而，架站式地面激光扫描方法效率低，需逐站采集隧道表面信息。

特别是运营地铁，利用有限的“天窗点”时间，无法做到长距离的数据采集。

关键词：地铁隧道;三维激光;深度学习;灰度图转换;图像二值化引言随着地铁施工方式在城市地铁中应用的不断普及，在城市地铁建造中发挥了重要的作用。

地铁施工方法主要是用于建设地铁隧道结构，但是在地铁隧道施工过程中，渗漏水一直是普遍存在的问题，需要对渗漏水问题发生的原因进行分析，并结合渗漏水问题产生的原因采取有针对性的处理措施，从而能够有效解决渗漏水问题。

本文对地铁地铁隧道渗漏水整治技术进行了深入的研究与分析，并提出了一些合理的意见，旨在进一步提高我国城市地铁施工建造水平。

1研究现状现阶段，国内有关渗漏水治理的方案和技术标准，基本都集中在有明水的渗漏点上。

而许多情况下，漏水点并不一定是真正的渗漏源，特别是外包防水卷材的工程或抹灰的砖墙砌体等工程，渗漏点与渗漏源相距甚远，少则1~2m，多则20~30m，难以探明真正渗漏水原因，只从结构表面进行观察、处理、见漏堵漏，往往会经历渗漏、修补、再渗漏、再修补、再渗漏的反复过程，同时，部分修复工艺不能保障结构的耐久性，甚至还会带来一定的损害。

如何进行隧道渗漏水的测量与监测隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，然而，隧道渗漏水问题却常常困扰着隧道工程师们。

隧道渗漏水不仅会增加维护成本，还可能给隧道使用带来危险。

因此，进行隧道渗漏水的测量与监测变得至关重要。

接下来，本文将探讨如何进行隧道渗漏水的测量与监测。

一、隧道渗漏水测量方法在进行隧道渗漏水的测量之前，我们首先需要了解渗漏水的来源。

隧道渗漏水主要来自地下水、降雨水和周边水体。

为了准确测量隧道渗漏水的数量和来源，我们可以采取以下方法。

1. 水位监测法水位监测法是一种常用且简单的方法，它通过监测隧道内外水位差异来确定渗漏水的数量。

具体流程如下：在隧道内外分别设置水位监测点，并定期记录水位数据。

通过比较两个监测点的水位差异，我们可以估计渗漏水的数量。

2. 计算法有时，我们可以通过计算隧道墙面的渗漏水流量来估计渗漏水的数量。

这需要测量渗漏水的流速和流量，以及隧道墙面的面积。

利用流速乘以面积的原理，我们可以得到渗漏水的总量。

3. 地下水位监测法地下水位监测法是针对地下水渗漏而言的一种方法。

我们可以在隧道附近设置多个地下水位监测点，并监测地下水位的变化。

当地下水位升高时，可以推断隧道渗漏水的数量也在增加。

二、隧道渗漏水监测技术除了测量隧道渗漏水的数量，我们还需要监测渗漏水的变化趋势和影响范围。

以下是一些常用的隧道渗漏水监测技术。

1. 压力监测技术压力监测技术可用于监测隧道内部的渗漏水压力变化。

通过在隧道内设置压力传感器，我们可以实时监测渗漏水的压力变化情况。

当渗漏水压力超过设定的阈值时，可以及时采取措施进行修复。

2. 温度监测技术温度监测技术可用于监测隧道周边地质的变化情况。

通过在隧道周边设置温度传感器，我们可以监测渗漏水造成的地下水温度变化。

这可以提前发现可能导致隧道损坏的地质变化。

3. 激光雷达扫描技术激光雷达扫描技术可用于监测隧道墙面的裂缝和破损情况。

通过将激光雷达装置放置在隧道内部，我们可以快速、准确地获取隧道墙面的三维图像。

公路隧道渗漏水病害快速检测及图像处理技术隧道施工属于在地下区域开展的施工，因此渗漏水的问题成为建设施工中面临的一个个主要问题，要解决这类问题，首先是需要应用专业的技术对渗漏水的问题应用先进的专业技术进行检测，随后进行图像的技术处理工作。

本文从公路隧道施工的检测方法入手，分别对不同的检测方法进行分析，并选取快速检测系统的设备应用和图像处理方法进行举例分析。

标签：公路隧道施工；渗漏水病害；快速检测；图像处理在公路隧道项目的建设施工中，如果渗漏水问题和相關的病害不能进行及时的发现和有效的控制，就会给这类工程项目建设本身带来更大的难度。

同时也会给建设施工的质量埋下很大的安全隐患，从而影响公路隧道施工建设的质量和应用效果。

一、公路隧道检测方法上文已经提到，公路隧道施工的水渗漏病害，需要应用专业的检测技术和方法提高检测工作的质量。

这不仅仅是为了防止渗漏水的现象的发生，或者说在现象发生时及时采取措施进行解决，更是为了给整个公路隧道施工的质量提供有力的保障[1]。

在具体的检测方法方面，包括了传统的检测方法和相对比较具有先进性的无损检测方法，下文分别针对这两种方法的具体应用进行分析。

（一）传统检测法所谓的传统检测方法，主要就是指应用一种尽量不借助外部设备和技术的方法完成随队渗漏水情况的检测。

基于此检测方法的这一特点，在具体检测过程的实施中，重点需要依靠检测人员的专业技术和工作经验。

这也从另一个侧面反映出了传统检测方法在一定程度上会受到技术人员的技术水平和一定的外部干预因素的影响。

关于具体的检测方法，传统方法又可被细分为以下几种类型：首先，技术人员目视检测。

这种检测方法的应用，主要是依靠技术人员结合现场的施工作业状态，结合施工技术和工艺的信息，通过对施工作业面的外观进行观察来开展检测工作，其在观察过程中需要目视检测的环节和区域包括了隧道本身的缝隙分布情况和隧道平整度。

通过对隧道结构的检测，可以进一步分析出其衬砌施工的安全性能，并再进一步对路面的安全性做出判别。

盾构法隧道渗漏调查
B．0．1 输水隧道在竣工时的检查重点应是漏入量，在运营时的检查重点应是漏失量。

轨道交通隧道、水下道路隧道及重要的电缆隧道等的检查重点应是拱底位置的渗水和拱顶的滴漏。

B．0．2 渗漏水及损害程度资料的调查应包括下列内容：
1 设计资料；
2 施工记录；
3 维修资料；
4 隧道环境变化。

B．0．3 盾构法隧道渗漏水及损害的现场调查内容及方法宜符合表B．0．3的规定。

表B．0．3 盾构法隧道渗漏水及损害的现场调查内容及方法
B．0．4 盾构法隧道内渗漏水及损害的状态和位置宜采用表B．0．4的图例在盾构法隧道管片渗漏水平面展开图上进行标识。

表B．0．4 盾构法隧道管片渗漏水平面展开图图例
B．0．5 绘制盾构法隧道管片渗漏水平面展开图时，应将衬砌以5环～10环为一组逐环展开，再将不同位置、不同渗漏及损害的图例在图上标出。

专利名称：基于红外和可见光图像融合的隧道渗漏水区域检测与识别方法
专利类型：发明专利
发明人：高新闻,沈卓,胡珉,喻刚,周丽
申请号：CN202010483449.3
申请日：20200601
公开号：CN111899288A
公开日：
20201106
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于红外和可见光图像融合的隧道渗漏水区域检测与识别方法，步骤如下：首先利用工业相机采集待测区域隧道内部的红外和可见光数据；再对采集的数据进行预处理，得到初始红外和可见光图像数据，同时对红外和可见光图像进行配准；然后对配准后得到的红外和可见光数据，利用深度学习技术进行融合；再对得到的融合图像进行渗漏水的目标检测和对氧树脂异常的剔除，实现对隧道内部的渗漏水检测和识别；最后利用惯性导航系统，在无法使用外部定位系统的隧道内部实现渗漏水区域定位标记的功能。

本发明方法有效解决隧道内光照条件差和环氧树脂异常对渗漏水检测的干扰问题，具有高精度、高适应性优势，为隧道内部病害回溯复检提供了基础。

申请人：上海大学
地址：200444 上海市宝山区上大路99号
国籍：CN
代理机构：上海上大专利事务所(普通合伙)
代理人：何文欣
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地铁隧道渗漏水病害快速检测及图像处理技术
姚旭朋
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2017(020)012
【摘要】检测盾构隧道渗漏水的传统人工检测方法工效低,无法满足大量运营地铁隧道快速检测的需求.隧道渗漏水快速检测系统包括快速摄像设备及与之配套的图像分析处理器.快速摄像设备是基于工业定焦相机和自动化控制技术集成开发的,可实现对地铁隧道渗漏水病害的快速摄像.与快速摄像系统配套的图像分析与数据处理器,是根据地铁隧道结构宏观特征和结构构件空间几何关系开发的,能实现病害特征的快速计算,并对病害进行分类.该隧道渗漏水快速检测系统在上海地铁中的应用效果良好,现场摄像速度达5km/h,渗漏水病害检测准确率达到95％.
【总页数】4页(P46-49)
【作者】姚旭朋
【作者单位】同济大学国家土建结构预制装配化工程技术研究中心,200092,上海【正文语种】中文
【中图分类】U457+.2
【相关文献】
1.地铁隧道变形监测的数字图像处理技术研究 [J], 周奇才;孙月腾;陈海燕;熊肖磊;何自强
2.地铁隧道变形监测的数字图像处理技术研究 [J], 胡明
3.隧道快速检测系统图像处理技术研究 [J], 刘博
4.地铁隧道渗漏水病害及处理方法 [J], 赵凡
5.地铁隧道渗漏水病害及处理策略探究 [J], 张建平;乔小雷;郭宏
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基于三维激光扫描技术的竣工盾构隧道渗漏水检测
鲍艳;KIM IL BOM;张东亮;祝泽田;马能能
【期刊名称】《测绘通报》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】渗漏水是隧道常见的病害,长期渗漏会导致隧道结构开裂、裂缝、钢筋腐蚀,威胁到隧道运营安全,因此对其检测一直受到重视。

本文利用三维激光扫描技术实现了竣工盾构隧道渗漏水的位置及面积的自动检测。

首先采用架站式三维激光扫描仪采集竣工隧道点云,基于修正后的反射强度值生成隧道衬砌表面灰度图,再采用膨胀法与腐蚀法对灰度图像进行预处理;然后利用连通域算法计算渗漏水位置及其面积;最后结合实际工程验证本文方法的实用性及准确性。

结果表明,应用本文方法竣工隧道的渗漏水检测准确率达92%。

【总页数】6页(P101-106)
【作者】鲍艳;KIM IL BOM;张东亮;祝泽田;马能能
【作者单位】北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室;北京市政建设集团有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】P258
【相关文献】
1.三维激光扫描技术在地铁圆形盾构隧道检测中的应用
2.基于三维激光扫描技术的盾构隧道变形分析
3.基于移动三维激光扫描的地铁隧道渗漏水检测及致灾因子分
析4.基于三维激光扫描技术的地铁盾构隧道中轴线高程提取方法5.基于地面三维激光扫描技术的盾构隧道竣工测量探究
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