发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有通用的隧道无损检测方式利用二维数据采集分析对隧道进行检测，操作不便、工作效率低、检测效果差、安全风险大、极大的影响了线路交通的问题，提供一种隧道立体重建成像方法、系统及其应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种隧道立体重建成像方法，

将被检测的隧道结构内表面划分为若干个检测单元区；

利用若干个数据采集器，每个所述数据采集器为对应的每个所述检测单元区进行电磁波扫描；

通过计算机处理分析系统将采集的电磁波信号转换为数字信号并存储为数据，针对每个所述检测单元区形成一个唯一的单元数据，所述计算机处理分析系统根据所有所述检测单元区的单元数据建立数字矩阵，形成所述隧道结构的立体图像。

采用本发明所述的一种隧道立体重建成像方法，利用精准的高频电磁波，对隧道主体结构上划分的每个检测单元区进行高精度、多断面扫描，将采集到的电磁波信号转换为数字信号，利用计算机将数字信号生成数字矩阵，形成立体图像，能够更加直观准确的判断隧道结构的质量，具有扫描时间快、方便迅速、高密度分辨力、图像清晰、立体直观、可生成高精度的各个方位剖切面等特点；可用于在建隧道施工质量评估、已运营隧道立体无损检测、隧道的建筑信息模型获取，能大大提高检测工作的准确度和效率、降低检测作业风险，检测后重建成的立体图像具有直观可视、判识难度低的优点，为交通基础设施的工程质量、运营安全提供重要保障；该方法步骤简单，操作方便，效果良好。

优选地，对所述隧道结构内表面设置网格线划分为若干个矩形的所述检测单元区。

采用这种方式，利用最简单的网格划分方式对所述隧道结构内表面进行分区，一方面利于所述数据采集器对每个矩形的所述检测单元区进行便捷扫描，另一方面利于所述计算机处理分析系统快速对数字矩阵的建立。

进一步优选地，每个所述数据采集器对应的扫描对象为沿隧道轴向的一列所述检测单元区。

采用这种方式，可使得每个所述数据采集器能够沿隧道轴向行进中的同时，对一列所述检测单元区中的每个所述检测单元区进行扫描，不用针对一列所述检测单元区布置多个所述数据采集器，便于隧道立体重建成像系统的构建以及节约成本。

优选地，所述计算机处理分析系统输出所述立体图像至显示终端，所述显示终端显示所述立体图像。

本发明还提供了一种采用以上任一项所述隧道立体重建成像方法的系统，包括环向扫描平台和连接于其底部的横向扫描平台，所述环向扫描平台和所述横向扫描平台适配隧道内壁形状，且连接于系统底座上，所述系统底座设有系统行走轮，所述系统行走轮用于沿隧道轴向移动，所述环向扫描平台上设有环向移动滑道，所述横向扫描平台上设有横向移动滑道，所述环向移动滑道和所述横向移动滑道上分别设有若干个所述数据采集器，所述数据采集器能够沿所述环向移动滑道或所述横向移动滑道移动。

采用本发明所述的一种隧道立体重建成像系统，利用数据采集器沿环向移动滑道或横向移动滑道移动即可对检测单元区的环向进行扫描，利用系统行走轮沿隧道轴向移动带动数据采集器对检测单元区的纵向进行扫描，即利用数据采集器沿环向和纵向扫描整个检测单元区的面区域，利用数据采集器发出的电磁波检测检测单元区的厚度区域，由检测单元区的面区域和厚度区域建立检测单元区的三维数据形态，通过检测单元区的三维数据形态构建三维数字矩阵即可对隧道主体结构进行立体重建成像，利用系统行走轮沿隧道行走一次即可对整个隧道扫描，无需重复往返扫描，工作效率高、检测效果好、能直观了解隧道结构、确保线路畅通；该系统结构简单，使用方便，效果良好，形式新颖、智能化程度高、安全可靠，可为隧道施工质量控制及运营阶段的定期维护提供保障。

优选地，所述系统底座上沿隧道轴向设有纵向移动滑道，所述环向扫描平台和所述横向扫描平台能够沿所述纵向移动滑道移动。

采用这种结构，可根据纵向移动滑道的长度将被检测的隧道分为若干节段，系统行走轮带动该隧道立体重建成像系统移动至一个节段，数据采集器沿环向移动滑道或横向移动滑道移动对该节段内检测单元区的环向进行扫描，环向移动滑道和横向移动滑道沿纵向移动滑道移动对该节段内检测单元区的纵向进行扫描，完成本节段扫描后，系统行走轮带动该隧道立体重建成像系统移动至下一个节段，使得该隧道立体重建成像系统能够在隧道内通过系统行走轮快速移动，又通过纵向移动滑道慢速进行纵向扫描，确保扫描精度。

优选地，所述环向扫描平台和/或所述横向扫描平台上设有总控系统、显示终端和至少一个所述计算机处理分析系统，所述总控系统连接所述计算机处理分析系统和所述显示终端，所述总控系统用于控制各个所述数据采集器的移动、所述数据采集器的扫描以及所述系统行走轮的运动，所述显示终端显示所述立体图像。

进一步优选地，每个所述数据采集器包括驱动小车，所述驱动小车滑动连接于所述环向移动滑道或所述横向移动滑道。

进一步优选地，一个所述计算机处理分析系统通过数据传输线连接若干个所述数据采集器，或者一个所述计算机处理分析系统通过无线通讯连接若干个所述数据采集器。

优选地，所述系统底座上设有至少两套所述环向扫描平台和所述横向扫描平台，前后所述环向扫描平台和所述横向扫描平台上的所述数据采集器错位设置。

采用这种结构，能够通过错位设置在不同环向扫描平台和横向扫描平台上设置的数据采集器对划分的面积较小的检测单元区进行精确扫描，即在前一环向扫描平台和横向扫描平台上的数据采集器对成排的三个相邻检测单元区中两侧的两个检测单元区进行扫描，在后一环向扫描平台和横向扫描平台上的数据采集器对成排的三个相邻检测单元区中位于中间的检测单元区进行扫描，再通过计算机处理分析系统拼接构建数字矩阵，能够极大提高扫描的精度和速度，成型的隧道三维图像质量更高。

本发明还提供了一种如以上任一项所述隧道立体重建成像方法或如以上任一项所述隧道立体重建成像系统在在建隧道施工质量、已运营隧道无损检测、隧道的建筑信息模型(BIM，Building Information Mode1ing)获取的应用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种隧道立体重建成像方法，利用精准的高频电磁波，对隧道主体结构上划分的每个检测单元区进行高精度、多断面扫描，将采集到的电磁波信号转换为数字信号，利用计算机将数字信号生成数字矩阵，形成立体图像，能够更加直观准确的判断隧道结构的质量，具有扫描时间快、方便迅速、高密度分辨力、图像清晰、立体直观、可生成高精度的各个方位剖切面等特点；可用于在建隧道施工质量评估、已运营隧道立体无损检测、隧道的建筑信息模型获取，能大大提高检测工作的准确度和效率、降低检测作业风险，检测后重建成的立体图像具有直观可视、判识难度低的优点，为交通基础设施的工程质量、运营安全提供重要保障；该方法步骤简单，操作方便，效果良好；

2、本发明所述的一种隧道立体重建成像系统，利用数据采集器沿环向移动滑道或横向移动滑道移动即可对检测单元区的环向进行扫描，利用系统行走轮沿隧道轴向移动带动数据采集器对检测单元区的纵向进行扫描，即利用数据采集器沿环向和纵向扫描整个检测单元区的面区域，利用数据采集器发出的电磁波检测检测单元区的厚度区域，由检测单元区的面区域和厚度区域建立检测单元区的三维数据形态，通过检测单元区的三维数据形态构建三维数字矩阵即可对隧道主体结构进行立体重建成像，利用系统行走轮沿隧道行走一次即可对整个隧道扫描，无需重复往返扫描，工作效率高、检测效果好、能直观了解隧道结构、确保线路畅通；该系统结构简单，使用方便，效果良好，形式新颖、智能化程度高、安全可靠，可为隧道施工质量控制及运营阶段的定期维护提供保障。