清华大学学报(自然科学版)

作者：关振长, 陈东, 徐铭泽, 刘印, 许超

单位：1. 福州大学 土木工程学院, 福州 350116,2. 上海建科工程咨询有限公司, 上海 200032,3. 中交第二航务工程局有限公司, 武汉 430040

关键词：盾构隧道,管片错台,双目视觉,立体匹配算法,相机姿态修正

基金：国家自然科学基金项目(52278399)

盾构隧道衬砌普遍存在管片错台现象，严重时影响衬砌结构安全和服役性能，该文采用双目视觉测量技术测量盾构隧道管片错台。首先，标定消费级双目相机获得相机内外参数，并采用深度学习立体匹配算法计算管片双目图像的准确视差信息；其次，提取管片接缝骨架，采用最小二乘法进行直线拟合，得到接缝附近关键点的像素坐标，并基于三角测量原理计算关键点的相机三维坐标；再次，基于关键点的相机三维坐标建立管片坐标系，并确定管片坐标系与相机坐标系的转换关系；最后，提出相机姿态修正方法，以精确计算管片错台量。对比基于双目视觉的管片错台精确测量结果与焊缝规实测结果表明，双目相机正对接缝拍摄时，经相机姿态修正的计算结果与实测结果较一致，绝对误差不超过1.0 mm，且图像处理效率较高；对于倾斜拍摄情形，当相机坐标系相对于管片坐标系绕其Xc轴和Yc轴的姿态角分别处于(180.00±15.00)°和±20.00°范围时，该方法同样能有效修正计算结果，鲁棒性较强。该文研究结果可为精确和快速测量盾构隧道管片错台提供参考。

来源：2025年第7期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看清华大学学报(自然科学版)杂志2025年第7期