[發明專利]近景攝影測量和紅外熱像儀測量矸石山表面溫度場方法

有效

• 申請號: 201210429997.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102927971A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 胡振琪;趙艷玲;胡天睿;史亞立
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01J5/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于非接觸式測量和環境監測技術領域，特別涉及近景攝影測量和紅外熱像儀測量矸石山表面溫度場方法。

背景技術

自燃煤矸石山對環境的危害和存在的環境風險很大，因此，自燃煤矸石山的治理已經成為當前研究的熱點。對自燃矸石山的治理關鍵是探明高溫區和著火點，以便采取相應的滅火和阻燃應對措施，達到治理的目的。

國內外對煤矸石山的研究表明：燃燒的主要表征參數是溫度，可見，利用溫度的探測確定著火點的位置是可行的，因此，煤矸石山表面溫度場的探測就成為自燃煤矸石山治理的基礎和關鍵。

自燃煤矸石山表面溫度場測量的難題在于：

煤矸石山地形的測量尤其是燃燒、陡峭等難以到達區域的空間信息的獲取。

煤矸石山危險區域溫度信息全面快速的獲取。

紅外測溫屬于非接觸測溫的一種方法，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量來測定其表面溫度，在生產加工、電力、醫學、消防等方面都有廣泛的應用，也極大促進了紅外熱像儀的發展；從紅外熱像儀的原理來看，用其測量煤矸石山表面溫度信息是可行的，但是無法獲取空間坐標信息，即無法確定各溫度點的空間位置。

本申請人已提出了基于全站儀和紅外熱像儀的煤矸石山表面溫度場測量方法（ZL201110005011.X），于2012年7月4號授權，其中各溫度點的空間位置采用全站儀獲取，并需要測量所有標志點；2012年8月8日公開的一種具有空間基準的矸石山表面溫度場的快速構建方法（申請號：CN201210120593.6）中，采用GPS?RTK技術采集控制點坐標，并需要在矸石山上布設能夠控制整座矸石山并能夠反映矸石山的地貌變化特征的控制點，其實施例中布設了二十個控制點。

近景攝影測量是通過攝影手段確定目標的外形。多基線數字近景攝影測量系統是以計算機視覺原理（多基線）代替人眼雙目視覺（單基線）傳統攝影測量原理，從空間一個點由兩條光線交會的攝影測量基本法則變化為空間一個點由多條光線交會而成的全新概念，從而研發產生的一套全新的數字近景攝影測量系統。它能對普通單反數碼相機獲得的影像，完成從自動空三測量到各種比例尺的線劃地形圖的生產，以及快速精密三維重建；可作為直接由地面攝影的數字影像中獲取測繪信息的軟件平臺。

發明內容

本發明的目的是為解決煤矸石山地形的測量尤其是燃燒、陡峭等難以到達區域的空間信息與溫度信息的快速獲得，提出一種近景攝影測量和紅外熱像儀測量矸石山表面溫度場方法，旨在將帶有地形信息的近景攝影測量影像和同一地區拼接后的熱紅外圖像進行疊加，實現煤矸石表面任意點溫度及空間信息的快速測量，為自燃煤矸石山的治理提供基礎支撐。

本發明近景攝影測量和紅外熱像儀測量矸石山表面溫度場方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）煤矸石山熱紅外拍攝區域劃分和標志點布設：對煤矸石山進行現場勘查，確定煤矸石山表面面積和地形特點，布設拍攝機位；根據紅外熱像儀的像素值、分辨率和拍攝機位與煤矸石山的距離，將煤矸石劃分為若干個熱紅外拍攝區域，每個拍攝區域對應紅外熱像儀的一幅圖像，由此計算出煤矸石山拍攝區域數和熱紅外成像的圖像數，各圖像邊緣保證5—10%的重疊率。在每個熱紅外拍攝區域布設4個標志點，且各標志點在相鄰熱紅外拍攝區域所對應的圖像重疊區域內，用于熱紅外圖像的拼接；

2）近景攝影測量拍攝基站及控制點布設：根據煤矸石山及周邊的地形特點，布設用于近景攝影測量的拍攝基站，使得拍攝所得相鄰影像重疊率80%以上；在煤矸石山上均勻布設4-6個控制點，控制點選擇熱紅外圖像標志點；

3）圖根控制點建立：在近景攝影測量拍攝基站附近建立1-2個圖根控制點；采用全站儀與已知控制點聯測獲取圖根控制點的空間坐標信息（X_圖，Y_圖，Z_圖）；

4）實地拍攝與測量：用紅外熱像儀在拍攝機位對劃分好的拍攝區域逐一拍攝熱紅外圖像；用照相機在拍攝基站上拍攝煤矸石山的影像；采用全站儀與圖根控制點聯測獲取控制點的空間坐標信息（X_控，Y_控，Z_控）；

5）熱紅外圖像數據處理：利用相鄰熱紅外圖像重疊區域內對應的標志點進行圖像拼接；利用控制點空間坐標信息中的平面坐標信息（X_控，Y_控）對拼接后的熱紅外圖像進行坐標轉換，獲得一幅包含整個煤矸石山任意一點平面坐標信息（X_紅，Y_紅）和溫度信息（t）的熱紅外圖像；