激光成像技术在公路隧道检测中的应用分析

冯贵生，何生海

(1. 赣州市公路管理局赣县分局;2. 赣州市公路管理局会昌分局)

1 激光成像技术检测公路隧道的工作原理

激光成像技术所使用的软件系统主要有前端信息数据采集系统和后台信息数据分析系统。一般在对公路隧道的实时、动态信息进行采集、整合和存储时，激光成像技术表现在前端信息数据采集系统中。通过将整理好的信息以图像的形式进行快速合理处理，从而生成二维、三维图像，最终生成数据结果分析报表。

根据隧道数据采样密度的要求和隧道空间的实际分布情况，激光扫描传感器以光学扫描的方式将激光测量光束精确的投射到被测物体表面，在反射作用下，由天线对反射波进行回收，最后对所收集的数据信号用信号处理器进行成像处理。整个过程应严格按照具体的采样要求进行。而在激光扫描传感器对测量光束进行发射和对反射波进行采集的过程中，相关工作人员可利用激发成像技术对反射波的信号强度进行记录。因隧道物质表面介质的不同而具有不同的反射系数，使得产生的反射波信号强度也会不同。信号强度的大小由信号处理服务器将信号转化为灰度图像来计算，不同的灰度值能够实现对公路隧道的成像检测。

2 公路隧道检测数据处理与分析

在对公路隧道监测数据进行处理分析环节，激光成像技术主要体现在后端信息数据分析系统中。该系统主要是对所采集的数据结果进行分析处理、并生成报表。由前端信息数据采集系统所整理好的数据信息在断面显示设置中转化为灰度，最终生成公路隧道内部表面的全息展示图。而报表生成是对信息数据进行修正后，利用系统的逻辑分析运算将公路隧道内部病害情况以二维图像或三维图像的形式展示出来，便于相关工作人员得到最终的检测报表。

在公路隧道检测中应用激光成像技术能够即时显示出隧道的基本轮廓图，方便相关工作人员在现场进行初步的测量估算。在获得数据后，由专业人员结合使用隧道图像信息管理软件和专用数据处理软件进行数据处理。从采集到的隧道表面图像中对隐藏的病害问题进行判读，并对所检测到的病害信息及时存入数据库中，以便日后进行修复处理。还可对这些探测出来的病害进行统计分析，便于相关工作人员进行下一步工作。一般，在处理公路隧道检测数据时可按照如图1 所示的流程图进行。

图1 处理公路隧道检测数据的流程图

3 应用实例分析

本文主要结合某个正在运营的公路隧道应用激光成像技术来检测的案例进行详细分析，以探究在隧道检测中激光成像技术的探测效果。探测人员将前端的信息数据应用该技术进行分析、处理，并结合断面显示的画面对隧道表面的病害位置进行初步判断，然后再在后端信息数据处理分析系统逻辑运算的作用下，实现对公路隧道病害的定量分析。整个检测过程中，匀速、平稳运行的轨道小车保证了工作人员能够对公路隧道信息进行有效地数据采集。在处理该公路的隧道衬砌表面病害时，结合得出的病害扫描图像和图像信息管理软件，对隧道内部避车洞、接触网等设施以及隧道衬砌表面裂纹、掉块、腐蚀、渗水等病害的具体分布位置进行标明。最后采用统计分析法对该公路隧道病害程度进行定量评价。

可以看出，在公路隧道检测中应用激光成像技术不仅能自动快速的得到最终的检测报表，还能得到隧道病害具体情况的扫描图像，大大地提高了隧道检测的准确性和效率。在实际检测过程中，将现场的实际情况与隧道数据分析结果对比之后，发现还需要进一步解决一些技术中存在的问题，才能保证激光成像技术取得理想的成效。如对于处理季节性渗水病害问题时，很难保证在没有水渗出而隧道壁留有水痕迹的情况下，从图像中分辨出是否存在渗水病害;再如在白天检测隧道洞口处的裂纹时，有可能因为光线的影响而无法将全部的裂纹识别出来。另一种情况是，当裂纹颜色与隧道壁颜色接近时，激光成像技术在识别裂纹时也会存在一定的难度。此外，经过处理后放入图像在导入图像管理软件时，某些细小的裂纹图像经过压缩后无法在图像管理软件中识别出来，这无疑加大了对病害探测的难度。因此，在实际应用激光成像技术检测公路隧道病害时，必须时候对照所导出的图片进行判读，才能保证整个探测过程的可靠性。

4 结 语

综上所述，运用激光成像技术对公路隧道衬砌表面的病害进行检测，能够快速得到隧道的病害状况展开图，便于工作人员表明病害的具体分布位置。激光成像技术在公路隧道检测中的应用为日后构建隧道病害数字化管理平台奠定了扎实的数据基础。相关工作人员可通过导出的图片来对一些难以判断的病害进行判读，以最大限度地提高公路隧道的质量安全。

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