本發明專利技術公開了隧道裂縫檢測方法及隧道裂縫檢測系統，屬于隧道安全檢測領域，包括：利用隧道巡檢機器人在隧道內巡檢，以獲取隧道內部完整的三維數據，以構建隧道內部的三維地圖，并確定各裂縫區域在三維地圖中的位置；確定各裂縫區域對應的巡檢區域并執行路徑規劃，生成無人機的最優巡檢路徑；最優巡檢路徑使無人機進入隧道后，在滿足避障條件的情況下依次經過每一個巡檢區域，之后離開隧道，且總時間最短；使無人機按照最優巡檢路徑進行移動，且每移動至一個巡檢區域時，均利用深度相機對裂縫區域進行掃描，以獲得裂縫區域的精細三維數據；對裂縫區域的精細三維數據執行分析處理，完成隧道裂縫檢測。本發明專利技術能夠提高長大隧道裂縫檢測的效率和精度。
1、隧道裂縫檢測對于確保隧道結構安全至關重要，傳統的人工巡檢效率低下、容易漏檢、檢測成本高且危險性高，當前，軌道式巡檢機器人正在逐漸替代傳統的人工巡檢，通過搭載高清相機、激光雷達和各類傳感器等設備，提高了巡檢效率和安全性，但是軌道式巡檢機器人在固定軌道上進行移動和檢測限制了其覆蓋范圍和檢測精度，同時軌道式巡檢機器人可能在巡檢中發現問題，仍需要人工進行復檢以確保準確性和完整性。但對于一些需要多角度觀察的裂縫、位于彎道或交叉口等復雜結構處的缺陷等復雜或需要更細致評估的情況。
2、隧道裂縫檢測的關鍵在于準確獲取裂縫區域的三維數據。無人機因其靈活性高、機動性強的特點，可攜帶諸如高清攝像頭、紅外傳感器等各類傳感器進入隧道，方便且快速的到達人工以及隧道巡檢機器人難以到達的地方進行檢測，巡檢范圍更廣，且相比于隧道巡檢機器人，無人機巡檢獲取的三維數據更為精準，更有利于實現對隧道裂縫的精準檢測。
3、無人機因上述優勢在隧道巡檢方面也獲得了越來越廣泛的應用，但是，隨著交通運輸的不斷發展，目前的隧道多為長大隧道，長大隧道的長度大，且隨著不斷使用，同一隧道內往往會出現多處裂縫，這使得無人機面臨續航時間短的問題，需頻繁更換電池或充電，巡檢效率低下，這會影響隧道的正常、安全使用，此外，長大隧道內空間封閉，光照條件不佳，會影響無人機的飛行穩定性和三維數據采集質量，降低了檢測準確性。
>1、針對現有技術的缺陷和改進需求，本專利技術提供了隧道裂縫檢測方法及隧道裂縫檢測系統，其目的在于，提高長大隧道裂縫檢測的效率和精度。2、為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了一種隧道裂縫檢測方法，包括：
3、利用隧道巡檢機器人自隧道入口處開始在隧道內巡檢，以獲取隧道內部完整的三維數據；
4、利用隧道內部完整的三維數據構建隧道內部的三維地圖，檢測隧道內的裂縫區域，并確定各裂縫區域在三維地圖中的位置；
5、確定各裂縫區域對應的巡檢區域；巡檢區域滿足：搭載有深度相機的無人機位于巡檢區域時，裂縫區域位于深度相機的視野范圍內；
6、根據三維地圖以及各巡檢區域在三維地圖中的位置執行路徑規劃，生成無人機的最優巡檢路徑；最優巡檢路徑使得無人機自隧道入口處進入隧道后，在滿足避障條件的情況下依次經過隧道內的每一個巡檢區域，之后經隧道出口離開隧道，且無人機從進入隧道到離開隧道的總時間最短；
7、使無人機按照最優巡檢路徑進行移動，且每移動至一個巡檢區域時，均利用深度相機對裂縫區域進行掃描，以獲得裂縫區域的精細三維數據；
8、對裂縫區域的精細三維數據執行分析處理，完成隧道裂縫檢測；
9、其中，分析處理包括以下至少之一：對裂縫區域進行三維重建，識別裂縫類型，提取裂縫三維形狀，評估裂縫危險程度，預測裂縫發展趨勢。
10、進一步地，利用隧道巡檢機器人自隧道入口處開始在隧道內巡檢之前，還包括：獲取在隧道入口處隧道巡檢機器人與隧道入口處的相對位姿，記為入口基準相對位姿；
11、并且，使無人機按照最優巡檢路徑進行移動之前，還包括：獲取在隧道入口處無人機與隧道入口處的相對位姿，記為入口對準相對位姿，并將入口對準相對位姿對齊到入口基準相對位姿，使隧道巡檢機器人和無人機共享統一的三維地圖坐標系。
12、進一步地，本專利技術提供的隧道裂縫檢測方法，還包括：預先在隧道入口處設置視覺標記；
13、并且，入口基準相對位姿和入口對準相對位姿均借助視覺標記確定。
14、進一步地，在確定各裂縫區域對應的巡檢區域之前，還包括：根據三維地圖確定隧道巡檢機器人在隧道內的視野盲區，以及視野盲區在三維地圖內的位置；
15、根據三維地圖以及各視野盲區在三維地圖中的位置執行路徑規劃，生成無人機的補充巡檢路徑；補充巡檢路徑使得無人機自隧道入口處進入隧道后，在滿足避障條件的情況下依次經過每一個視野盲區，之后經隧道出口離開隧道，且無人機從進入隧道到離開隧道的總時間最短；
16、使無人機按照補充巡檢路徑進行移動，且使無人機每移動至一個視野盲區時，均利用深度相機對視野盲區進行掃描，以獲得視野盲區的精細三維數據，作為視野盲區的補充深度信息；
17、利用視野盲區的補充深度信息對三維地圖進行更新。
18、按照本專利技術的又一個方面，提供了一種隧道裂縫檢測系統，包括：裂縫初步定位模塊、裂縫精準掃描模塊、通信模塊和云計算服務器；
19、裂縫初步定位模塊包括：隧道巡檢機器人和搭載于隧道巡檢機器人的移動邊緣計算服務器；
20、隧道巡檢機器人用于在隧道內巡檢，以獲取隧道內部完整的三維數據，并發送給邊緣計算服務器；
21、移動邊緣計算服務器，用于利用隧道內部完整的三維數據構建隧道內部的三維地圖，檢測隧道內的裂縫區域，并確定各裂縫區域在三維地圖中的位置，并將三維地圖及各裂縫區域在三維地圖中的位置發送給裂縫精準掃描模塊；
22、裂縫精準掃描模塊包括搭載有深度相機的無人機和搭載于無人機的位姿計算單元；
23、無人機用于對其深度相機視野范圍內的目標進行掃描，以獲取目標的精細三維數據；
24、位姿計算單元用于確定各裂縫區域對應的巡檢區域；巡檢區域滿足：無人機位于巡檢區域時，裂縫區域位于深度相機的視野范圍內；
25、位姿計算單元還用于根據三維地圖以及各巡檢區域在三維地圖中的位置執行路徑規劃，生成無人機的最優巡檢路徑；最優巡檢路徑使得無人機自隧道入口處進入隧道后，在滿足避障條件的情況下依次經過隧道內的每一個巡檢區域，之后經隧道出口離開隧道，且無人機從進入隧道到離開隧道的總時間最短；
26、位姿計算單元還用于使無人機按照最優巡檢路徑進行移動，且使無人機每移動至一個巡檢區域時，均利用深度相機對裂縫區域進行掃描，以獲得裂縫區域的精細三維數據，并發送給云計算服務器；
27、云計算服務器位于隧道外，用于對裂縫區域的精細三維數據執行分析處理，完成隧道裂縫檢測；分析處理包括以下至少之一：對裂縫區域進行三維重建，識別裂縫類型，提取裂縫三維形狀，評估裂縫危險程度，預測裂縫發展趨勢；
28、通信模塊用于實現裂縫初步定位模塊與裂縫精準掃描模塊之間，以及裂縫精準掃描模塊與云計算服務器之間的通信。
29、進一步地，通信模塊包括：設置于隧道內的無線接入點、設置于初步定位模塊和裂縫精準掃描模塊的wifi通信模塊；
30、并且，裂縫初步定位模塊與裂縫精準掃描模塊之間的通信通過無線接入點和wifi通信模塊實現。
31、進一步地，通信模塊還包括：設置于裂縫精準掃描模塊和云服務計算器的5g通信模塊；
32、并且，裂縫精準掃描模塊與云服務計算器之間的通信通過5g通信模塊實現。
33、進一步地，隧道巡檢機器人還搭載本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種隧道裂縫檢測方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的隧道裂縫檢測方法，其特征在于，利用隧道巡檢機器人自隧道入口處開始在隧道內巡檢之前，還包括：獲取在所述隧道入口處所述隧道巡檢機器人與所述隧道入口處的相對位姿，記為入口基準相對位姿；
3.如權利要求2所述的隧道裂縫檢測方法，其特征在于，還包括：預先在所述隧道入口處設置視覺標記；
4.如權利要求1～3任一項所述的隧道裂縫檢測方法，其特征在于，在確定各裂縫區域對應的巡檢區域之前，還包括：根據所述三維地圖確定所述隧道巡檢機器人在所述隧道內的視野盲區，以及所述視野盲區在所述三維地圖內的位置；
5.一種隧道裂縫檢測系統，其特征在于，包括：裂縫初步定位模塊、裂縫精準掃描模塊、通信模塊和云計算服務器；
6.如權利要求5所述的隧道裂縫檢測系統，其特征在于，所述通信模塊包括：設置于隧道內的無線接入點、設置于所述初步定位模塊和所述裂縫精準掃描模塊的WIFI通信模塊；
7.如權利要求6所述的隧道裂縫檢測系統，其特征在于，所述通信模塊還包括：設置于所述裂縫精準掃描模塊和所述云服務計算器的5G通信模塊；
8.如權利要求5～7任一項所述的隧道裂縫檢測系統，其特征在于，所述隧道巡檢機器人還搭載有車載定位傳感器，且所述無人機還搭載有機載定位傳感器；
9.如權利要求8所述的隧道裂縫檢測系統，其特征在于，還包括：設置于所述隧道入口處的視覺標記；
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【技術特征摘要】
1.一種隧道裂縫檢測方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的隧道裂縫檢測方法，其特征在于，利用隧道巡檢機器人自隧道入口處開始在隧道內巡檢之前，還包括：獲取在所述隧道入口處所述隧道巡檢機器人與所述隧道入口處的相對位姿，記為入口基準相對位姿；
3.如權利要求2所述的隧道裂縫檢測方法，其特征在于，還包括：預先在所述隧道入口處設置視覺標記；
4.如權利要求1～3任一項所述的隧道裂縫檢測方法，其特征在于，在確定各裂縫區域對應的巡檢區域之前，還包括：根據所述三維地圖確定所述隧道巡檢機器人在所述隧道內的視野盲區，以及所述視野盲區在所述三維地圖內的位置；
5.一種隧道裂縫檢測系統，其特征在于，包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳珂，許超，凡家旺，陳培帥，蔣偉光，楊釗，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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