(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210326870.2 (22)申请日 2022.03.30 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 (72)发明人 许献磊　宋照国　郑浩翔　孙明浩　 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01B 11/02(2006.01) (54)发明名称 隧道表观图像的车载采集装置及其控制方 法 (57)摘要 本发明公开了一种隧道表观图像的车载采 集装置及其控制方法， 主要包括： 采集控制主机 A、 线阵相机采集单元B、 智能支架C、 智能支架旋 转控制系统D、 智能支架伸缩控制系统E。 所述线 阵相机采集单元B固定安装在智能支架C上， 线阵 相机采集单元B中固定安装有测距仪F和测角仪 G。 F和G用于确定线阵相机采集单元B的姿态参数 及相机距离隧道壁的距离参数， 采集控制主机A 控制B并实现隧道表观图像的数据采集， D和E用 于智能支架C的调节控制。 通过车载采集装置及 其控制方法可实现对隧道表观 图像的高精度采 集。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114689599 A 2022.07.01 CN 114689599 A 1.隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法， 其特征在于： 所述车载相机采集装置 及控制方法主要包括： 采集控制主机A、 线阵相机采集单元B、 智能支架C、 智能支架旋转控制 系统D、 智能支架伸缩控制系统E、 测距仪F和测角仪G； 通过车载采集装置及其控制方法， 实 现对隧道 表观图像的高精度采集。 所述智能支 架C固定安装在检测车尾部； 所述测距仪F和 测角仪G固定安装在线阵相机采集单 元B外壳上。 2.根据权利要求1所述的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法， 其特征在于： 所 述的采集控制主机A与线阵相机采集单元B、 测距仪F和测角仪G通过线缆连接， 在工作状态 时， 采集控制主机A控制B实现隧道表观图像的数据采集； 采集控制主机A控制F和G实现线阵 相机采集单 元B的姿态参数及相机距离隧道壁的距离参数的采集。 3.根据权利要求1所述的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法， 其特征在于： 线 阵相机采集单 元B的数量由计算确定计算公式如下： 其中R是隧道的半径， L是单个相机的可覆盖的环向长度， 得到的倍率N取整数即为最优 相机数量； 线阵相 机采集单元B的数量达到最优数量N时， 可实现对隧道轨道板以上环向范 围的全覆盖 探测。 4.根据权利要求1所述的隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法， 其特征在于： 所 述的智能支架C包括： 架体， 旋转底盘， 伸缩机构。 相机旋转底盘底座固定在尾部车体上， 底 盘和架体通过螺 丝连接。 5.所述的智能支架旋转控制系统D、 智能支架伸缩控制系统E与智能支架C通过线缆连 接， 且在D和E端设置有控制按 钮； 所述智能支架C的旋转底盘采用液压马达驱动， 该部分受智能支架旋转控制系统D的按 钮控制， 可使底盘绕中心轴进行旋转， 旋转范围在0 ° ‑180°， 使检测车单方向行进 时通过调 节智能支 架C的方向实现隧道左右两侧表 观图像的数据采集； 所述架体和伸缩机构固定连接， 伸缩机构主要由丝杆电机滑轨工作台和弧形固定板组 成， 其内端固定在架体的上部， 外端与线阵相机采集单元B固定连接； 伸缩机构 工作时， 可使 相机采集单元B在该方向上进行伸缩运动， 从而实现相机采集单元B物距的调节， 获得高分 辨率图像。 6.所述伸缩机构与架体连接部位保留孔位， 可以实现伸缩机构左右方向微调， 实现相 邻两个相机采集的数据有10％以上重合度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114689599 A 2隧道表观图像的车载采集装 置及其控制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及隧道表观图像识别技术领域， 特别是涉及一种隧道表观图像智能采集 装置及其控制方法。 背景技术 [0002]2021年， 全国公路总里程约为520万公里， 其中公路隧道于在2020年底共有21316 处、 2199.93万延米。 由于受周边岩 土体变化、 车辆运行、 外部施工、 注 浆不足等影响， 公路隧 道结构常出现形变过大、 渗漏水、 空鼓、 结构背后空洞等病害， 直接威胁地铁运营安全和结 构安全。 因此， 急需开展隧道检测工作， 查明当前隧道结构现状， 对于发现的病害及时处理， 消除安全隐患。 [0003]公路隧道大多属于混凝土结构， 隧道内环境阴暗、 潮湿， 衬砌表面管线密布， 隧道 裂缝的颜色与部分背景结构的颜色相近， 不易识别区分， 此外， 裂缝形态各异且不规则， 对 裂缝的描述记录如长宽和形状等也较为复杂。 当前衬砌裂缝检测大多采用人工目视检测和 基于图像处理的裂缝检测技术， 其检测效率和精度均难以满足实际的需求。 随着机器视觉 技术的快速发展， 中国矿业大学(北京)于2019 年自主研发出一种集成多种检测设备的公路 铁隧道安全隐患智能综合检测车， 其上搭载CCD线阵相机等设备， 用以获取隧道表面图像信 息， 根据图像进行隧道衬砌表 观裂缝的智能识别。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种隧道表观图像的车载采集装置及其控制方法， 可实现对 隧道表观图像的高精度采集。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供了如下 方案： [0006]隧道表观图像 的车载采集装置， 包括： 采集控制主机、 线阵相机采集单元、 智能支 架、 测距仪和 测角仪。 [0007]所述线阵相机采集单元设置于所述智能支架上， 并在工作状态下， 所述线阵相机 采集单元的采集方向垂直于被探测隧道壁表面； [0008]所述智能支架的底端固定在公路隧道车的后部； 所述测距仪和测角仪固定安装在 线阵相机采集单 元外壳上。 [0009]所述采集控制主机通过线缆方式与所述线阵相机采集单元、 测距仪以及测角仪进 行信息传输； 所述采集控制主机用于获取所述线阵相机采集单元采集的高精度隧道表观图 像和相机单 元本身的姿态参数、 距离隧道壁的距离参数。 [0010]隧道表观图像 的车载采集装置 的控制方法， 包括智能支架旋转控制系统、 智能支 架伸缩控制系统。 相 机采集单元在该方向上进行伸缩运动， 从而实现相 机采集单元物距的 调节， 获得高分辨 率图像。说　明　书 1/3 页 3 CN 114689599 A 3