地铁是现代化城市的重要交通工具,由于地铁运行速度速高、人群密度大,一旦出现事故,会造成重大生命、财产损失。近年来我国地铁里程快速增长,地铁隧道的安全问题日益严峻,人工检测存在效益低、成本高、夜间检测劳动强度大等问题,已有的机器检测在速度上无法满足要求,本文将三维激光线扫描测量技术应用于隧道几何形状检测,设计并实现了三维激光线隧道检测原型系统。目前已有的隧道检测设备大多采用的是激光点测量技术,测量速度无法满足实际应用需求,本文对比分析了激光点测量技术和激光线测量技术,设计了基于激光线测量技术的地铁隧道检测系统,系统主要由测量车和激光线扫描仪两部分组成,采用光电编码器和十轴传感器实时采集测量小车的运动里程和姿态,检测时测量车沿轨道运行,8部高数数码相机实时采集地铁隧道的表面形状,主要工作成果如下:(1)基于激光线扫描测量技术设计了地铁隧道检测系统的硬件模块和软件模块,完成了激光器、相机、光电编码器、角度传感器等主要部件的选型,按隧道测量要求,设计了相机的成像参数,并设计、制作了扫描仪的支架、相机标定靶、模拟隧道等配件;(2)采用STM32f103zet6开发板串口编程实现了光电编码器的脉冲读取,结合光电编码器的脉冲和十轴传感器的读数计算手推车的轨迹和姿态,并将计算轨迹与人工测量轨迹进行了对比;(3)采用圆点图作为标定靶,设计并实现了圆点图的圆心提取、行直线、列直线自动识别算法,分析了拟合网格与圆点圆心的误差;(4)分析了激光线图像的灰度分布,实现了基于浮动阈值的光带中心的提取算法,给出了基于交比不变原理的像点坐标转换为空间坐标算法。论文研制的三维激光线隧道检测原型系统在上海地铁7号线、8号线进行了实地测试,验证了本文设计的技术方案,主要技术指标达到了设计要求。与每秒采集100万点的激光点检测系统相比,本文系统每秒采集425万点,按采样间隔2mm,每秒采集100万点的激光点检测系统的时速只有0.85km,本文系统检测速度达到3.6km/h,在测量原理方面,激光线测量技术具有更大的提升空间,能够满足地铁隧道几何形状检测的需求,在保障地铁安全运营方面具有很好的应用前景。