[发明专利]一种能够自主作业的隧道地质监控装置

说明书

技术领域

本发明涉及隧道地质监控领域，具体涉及一种能够自主作业的隧道地质监控装 置。

背景技术

隧道的出现让交通实现了立体化，要想隧道为人类服务，就必须对隧道地质有充 分的了解。隧道地质监控装置用来监控隧道的地质，从而为安全使用隧道提供支持，传统的 隧道地质监控装置自主性差，不具备识别功能。本装置旨在发明一种能够自主进行识别的 隧道地质检测装置。

目标轮廓识别作为目标识别的重要手段，由于实际应用中受到噪声、量化误差等 因素的影响，目标轮廓不可避免地会产生失真，为了准确描述轮廓特征，目标轮廓的滤波平 滑处理是十分必要的。目前，学者们提出了许多含噪轮廓的滤波平滑算法，但是普遍存在计 算量庞大、降噪效果不理想、容易发生过度滤波导致目标失真等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能够自主作业的隧道地质监控装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种能够自主作业的隧道地质监控装置，包括普通隧道地质监控装置和安装在隧 道地质监控装置上的目标识别装置，该隧道地质监控装置具有很强的环境适应能力，目标 识别装置能够根据目标轮廓对目标进行识别，其特征是，包括建模模块、分段模块、合并模 块和滤波模块；

建模模块，用于建立目标轮廓的参数化方程：对于给定的目标轮廓G(t)，其弧长参 数化方程表示为G(t)＝(x(t)，y(t))，其中x(t)和y(t)分别表示轮廓点的坐标，t表示轮廓 曲线方程的参数，且t∈[0，1]；

含噪轮廓的弧长参数化方程表示为：G_N(t)＝G(t)+N₁(t)+N₂(t)G(t)，其中加性噪 声部分N₁(t)＝N₁(x₁(t)，y₁(t))，乘性噪声部分N₂(t)＝N₂(x₂(t)，y₂(t))；

分段模块，用于对轮廓的分段：目标轮廓G(t)和含噪轮廓G_N(t)所对应的曲率分别 为k(t)和k_N(t)；选宽度宽度为D的窗函数W(n)，对曲率k_N(t)进行邻域平均，得到平均曲率 k_1N(t)，同时对窗口内的曲率值排序，选定中值曲率k_2N(t)，将平均曲率k_1N(t)和中值曲率k_2N(t)差的绝对值与选定的阈值T₁进行比较，根据比较结果决定含噪轮廓曲率k′_N(t)，即：

当|k_1N(t)-k_2N(t)|＞T₁时，k′_N(t)＝k_1N(t)

否则，k′_N(t)＝k_2N(t)；

由于曲率值较大的轮廓点通常反映了目标的显著特征，根据k′_N(t)将轮廓中所有 轮廓点划分为特征点或非特征点，设定可变权值T_K，通过判断目标轮廓特征多少，自适应的 决定T_K，

当|k′_N(t)|＜T_K*max|k′_N(t)|时，特征函数f(t)＝0

否则，特征函数f(t)＝1。