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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (11): 2091-2099.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.11.010
宋耀东1, 2, 3, 郑小兵2, 3, *, 朱英4, 李健军2, 3, 曹宸旭4
SONG Yaodong1, 2, 3, ZHENG Xiaobing2, 3, *, ZHU Ying4, LI Jianjun2, 3, CAO Chenxu4
摘要: 为解决隧道智能化喷浆作业过程中对复杂壁面上钢拱架位置精准提取的难题,提出一种基于激光点云特征模板匹配的TBM掘进隧道钢拱架位置特征提取方法。首先,设计对梯度方向敏感的卷积核,通过精准捕捉钢拱架结构在不同梯度方向上呈现出的特征差异,有效强化钢拱架目标与凹凸壁面背景之间的区分度;其次,构建几何约束模板,充分利用钢拱架自身固有的几何形态特征,对图像中的非目标区域进行严格过滤;再次,通过卷积核与几何约束模板的协同作用,实现在凹凸不平的洞壁环境中对钢拱架的精准定位与提取;最后,为验证该算法的实际性能,将其应用于中国西南地区一处正在建设的隧道进行试验测试。结果表明: 在无人工辅助的情况下,3种典型的隧道内场景中,该算法的综合准确率、召回率和F分数分别达到91.18%、93.33%和92.22%,算法计算时间为秒级;与传统识别方法相比,该方法在复杂环境下的适应性更强,识别效果更为稳定可靠,取得了显著优于传统算法的应用成效,为智能喷浆中钢拱架的高效识别提供了技术支持。