機(jī)器視覺檢測技術(shù)助力地鐵巡檢

隨著我國城市軌道交通發(fā)展日新月異，線路的安全和監(jiān)測壓力也明顯增大。傳統(tǒng)人工巡檢勞動強(qiáng)度大、工作效率低、檢測質(zhì)量分散，機(jī)器視覺檢測技術(shù)的出現(xiàn)，為地鐵巡檢帶來了大大的便利。

自1969年10月1日北京地鐵1號線通車，我國的城市軌道交通建設(shè)不斷向前發(fā)展。目前，北上廣深幾個(gè)大城市，在世界城市軌道交通領(lǐng)域，至少已經(jīng)達(dá)到前五水平。地鐵承載著巨大的客運(yùn)量，一旦發(fā)生事故，將會給生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大損失。為了確保軌道交通運(yùn)行安全，需要定期對地鐵隧道進(jìn)行巡檢工 作。

傳統(tǒng)巡檢方式已不能滿足需求

夜深人靜，城市末班地鐵停止了運(yùn)行，人們進(jìn)入甜美的夢鄉(xiāng)，忙碌了一天的地鐵站終于安靜下來。此時(shí)，地鐵隧道巡檢員的工作才剛剛開始。人工巡檢工作最初主要靠肉眼觀察、手寫記錄，漆黑的隧道環(huán)境、潛在的隱患為人工巡檢帶來了許多挑戰(zhàn)。如若在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，隧道巡檢員需要在凌晨1點(diǎn)到凌晨4點(diǎn)間及時(shí)修復(fù)，從而確保清晨第一輛地鐵安全通過。

走進(jìn)隧道里面進(jìn)行檢測，在北方相對容易，但在南方的過江或過河隧道就有些難度。這些隧道地質(zhì)條件變化比較大，有裂紋，裂紋會產(chǎn)生漏水，為安全行車帶來了隱患。在現(xiàn)場勘察過程中，常常會用到超聲波檢測法，列大檢測法，聲發(fā)檢測法，聲、電、磁、光超聲波等技術(shù)手段。電磁波檢測技術(shù)的檢測精度更高一些，但是存在速度低、效率慢的問題，難以滿足現(xiàn)代軌道交通快速發(fā)展的需求。

機(jī)器視覺檢測

在近20多年的發(fā)展中，我國軌道交通智能檢測得益于從信息化到智能化的跨度，目前可以利用多維傳感、先進(jìn)感知技術(shù)，把最新算法和技術(shù)應(yīng)用到軌道交通智能檢測領(lǐng)域。機(jī)器視覺檢測技術(shù)也發(fā)展起來，其具有效率高，非接觸，移動式，信息處理自動化、智能化，性價(jià)比高，而且容易操作的特 點(diǎn)。

北京交通大學(xué)王耀東教授的裂縫檢測智能巡檢技術(shù)主要分兩個(gè)步驟：一是圖像裂縫采集，主要是利用高速相機(jī)和特制的輔助光源，采集高質(zhì)量的隧道圖像;二是裂縫病害圖像的處理，主要通過對所有圖像進(jìn)行預(yù)處理，如勻光處理、連通區(qū)域分塊化、噪聲濾波等，提取紋理目標(biāo)進(jìn)行特征判斷，最終識別裂縫區(qū)域，為后續(xù)速調(diào)維護(hù)提供技術(shù)支持。

為確保機(jī)器能夠全面、精細(xì)采集圖像，并像人腦一樣準(zhǔn)確識別裂縫種類，王耀東團(tuán)隊(duì)在精細(xì)化算法和關(guān)鍵技術(shù)方面做出了許多嘗試：為了避免圖像重疊和數(shù)據(jù)冗余，他們在圖像采集系統(tǒng)樣機(jī)中引入線陣相機(jī);為了降低掃描圖像的漏檢率，他們通過設(shè)備的定向運(yùn)動，利用高分辨率采集性能，對隧道表面進(jìn)行掃描式圖像采集。除此之外，王耀東團(tuán)隊(duì)還開發(fā)出一套表面裂縫圖像的批量識別軟件，設(shè)計(jì)出核心算法進(jìn)行圖像處理，通過不斷挑戰(zhàn)和突破，解放人力、服務(wù)地鐵日常運(yùn)維。

創(chuàng)新開拓未來

目前，我國軌道交通運(yùn)營里程雖已經(jīng)位居世界第一位，智能運(yùn)維也處于世界前列，但許多軌道交通智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備、高精尖的傳感器還需從國外進(jìn)口。面對國外的技術(shù)壟斷，王耀東表示：“我們科技工作者還要繼續(xù)努力，推動基礎(chǔ)研究創(chuàng)新，將主動權(quán)掌握在自己手中?！?/p>

在未來檢測算法上，王耀東希望能夠加強(qiáng)對不同類型紋理噪聲的識別，提高圖像處理的計(jì)算效率，進(jìn)一步提高隧道病害檢測效率。目前，王耀東團(tuán)隊(duì)建立了隧道病害樣本庫，同時(shí)還在研制多種類、移動式隧道檢測平臺，通過不斷地采集數(shù)據(jù)、優(yōu)化分析方法，努力為中國隧道和軌道維護(hù)工作作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2035年，我國要基本建成交通強(qiáng)國，這將推動我國城市軌道交通進(jìn)一步向大數(shù)據(jù)、智能化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展。相信在不久的將來，機(jī)器視覺檢測技術(shù)會在隧道檢測方面有更為深入的應(yīng)用及更遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。

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