隧道是交通设施中一个重要的组成部分,因此有必要对其进行定期的维护和检测。由于隧道在施工期间和运营期间受到技术限制和不可抗力因素导致主体围岩结构没有达到设计年限就出现不同程度的变形,进而出现隧道健康问题而影响道路运输安全。因此如何快速地对隧道变形进行检测成为亟待解决的问题。现有的非机器视觉检测方法大多存在测量误差大、耗时长、自动化程度低、易受周围环境影响的缺点,而机器视觉检测方法存在成本较高、需拍摄大量的图像、数据处理复杂、实时性差的缺点。针对上述问题和已有方法,本文设计并实现了一种基于主动式全景视觉的隧道全断面变形检测系统。通过运行隧道变形检测系统,采集到有序的隧道内壁全景激光图像,然后对其进行图像处理,在对系统进行误差分析和精度分析之后,最终得出隧道内壁变形信息。本文的主要研究内容如下:1.隧道变形检测系统-硬件装置的研究。本文设计的隧道变形检测装置硬件部分主要由隧道检测机器人、全方位视觉传感器(omni-directional vision sensor,ODVS)、圆形激光光源等构成,其中ODVS和圆形激光光源进行同轴连接,组成主动式全景视觉传感器(active stereo omni-directional vision sensor,ASODVS),用于获取数据源-全景激光图像。2.隧道变形检测系统-软件设计的研究。根据软件系统的设计原则以及对系统功能的模块化分析,该系统的模块可分为图像采集模块和图像处理模块,前者运行在隧道检测机器人上,包含机器人运动控制模块和视频图像采集模块,后者运行在特定的处理器上,包含图像增强模块、亚像素激光中心线提取模块、三维坐标获取模块和变形分析模块。3.精度分析和误差分析。通过ASODVS的成像模型以及参数表,结合多个测量环境以及实验数据对系统进行了精度分析和误差分析。从系统硬件和系统软件中分析了产生误差和影响精度的原因,并探讨了提高系统测量精度的有效解决方案。