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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (S1): 317-335.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.S1.028
邓实强1, 罗高峰2, 3, 李勇2, 3,李科4, *, 黄宜春2, 3, 王通2, 3
DENG Shiqiang1, LUO Gaofeng2, 3, LI Yong2, 3, LI Ke4 , *, HUANG Yichun2, 3, WANG Tong2, 3
摘要: 为解决隧道环境下视觉位移监测算法性能边界不明确、失效机理未厘清及预警判据缺失的问题,以相位相关法(phase-only correlation,POC)和快速归一化互相关法(fast NCC,FNCC)2类代表性算法为研究对象,结合纯圆形、编码圆形、棋盘格、散斑4类标志物,构建以峰值相关性分数(peak correlation score, PCS)和像素位移误差为核心的“算法原理-标志物特征-环境干扰”协同量化分析框架。研究设计并完成10 024组涵盖噪声、光照、遮挡、旋转、缩放、多因素耦合、时序动态干扰与图像分辨率衰减的多维度受控试验,建立稳定工作、性能敏感、临界失效、完全失效的4级性能评价标准,定量标定不同算法-标志物组合的性能边界与失效临界点,并通过缩尺物理模型试验验证优选组合的工程适用性。结果表明: 1)POC与FNCC算法本征性能差异显著,POC计算效率为FNCC的1.5~2.0倍,但精度偏低且误差呈长尾分布,FNCC测量精度更优,复杂纹理标志物可有效提升2类算法匹配可靠性; 2)从机理层面揭示了POC算法对尺度变化的固有脆弱性,以及FNCC算法在局部畸变下的高PCS-低精度隐性失效特征,明确了标志物纹理特征与算法原理的耦合适配规律; 3)整像素匹配算法与亚像素精化方法需遵循形态适配原则,失配将导致测量精度急剧劣化; 4)采用水下隧道缩尺模型试验验证了POC+编码圆形标志物组合在隧道局部变形-复位全过程监测中的工程适用性,该组合实现了±1.5 mm微幅波动至17 mm级大变形的宽动态范围精准捕捉。