[發明專利]智能視覺的三維地質滑動崩塌實時監測系統及其方法

在審

• 申請號: 201710572932.7
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107330890A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 陳志宏;陳添丁;過思甸;林添成;黃成;李晗;何建順
• 申請（專利權）人: 漳州市東方智能儀表有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T17/00
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙)33277
• 代理人: 張媛

技術領域

本發明涉及地質監測技術領域，特別與一種智能視覺的三維地質滑動崩塌實時監測系統及其方法有關。

背景技術

近10年是新中國成立以來自然災害最為嚴重的時期之一，汶川特大地震、玉樹強烈地震、舟曲特大山洪泥石流等重大災害接連發生，嚴重洪澇、干旱和地質災害以及臺風等災害多發并發，給經濟社會發展帶來嚴重影響。尤為今年8月份，陜西山陽特大山體滑坡造成幾十人失蹤和重大財產損失，悲劇觸目驚心。

世界銀行評估全球有一半人口暴露在天然災害的威脅下，而我國也是世界上最容易受到天災的國家之一。特別是跟福建地理風貌極為相似的多個省區，地形多山多丘陵，且地質條件特殊，如果發生臺風、暴雨與地震，容易導致土質松動和裸露地崩塌等現象。例如2006年的“桑美”、2009年的“莫拉克”和2013年的“天兔”臺風挾帶巨大雨量侵襲我國東部多個省份，引發了山崩、地質滑動和泥石流等嚴重災害。還有一些地方由于地震遺存、山地形勢陡峭、河流陡急等因素，每逢臺風季節所帶來的集中性暴雨，常引發大規模落石、泥石流或地質滑動等邊坡崩塌災害，造成房屋及橋梁毀損、道路中斷，人員傷亡并使救災受阻等，嚴重危害人民生命財產安全、地區交通運輸及產業經濟的發展。

近幾年，由于國家大規模道路交通運輸等基礎設施建設，如高速公路、高速鐵路、工業民用建筑等的建設，土木工程和大地工程大多集中在山坡地的開發，形成的住宅區和交通線路系統，往往以貫穿山坡地為主要形式，這種形式在福建很多城市和縣城尤為常見。然而國內的公路、鐵路系統，大型工業民用建筑、礦區，不論是山區或是丘陵地都經常會發生邊坡滑動、塌方落石和泥石流等問題。為了解決這些問題，多半使用補強方式在房屋或道路邊坡構筑混凝土護墻、攔石柵欄、派遣專員等，這種方式傳統落后，危險性高，因此本發明人著眼于次，經過理論和實地的驗證，設計出一種智能視覺的三維地質滑動崩塌實時監測系統及其方法，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的是提供智能視覺的三維地質滑動崩塌實時監測系統及其方法，本系統中只需單一攝像頭模塊及三個成直角的LED標定點，不需要圖像識別，只需前后所得到圖像做比對，即可推算三維地質滑動位移量，極大簡化運算復雜度，所以不必使用高速微機或 DSP芯片，系統架構簡單，成本和耗電量低。配合太陽能供電和無線網絡傳輸，可提供遠端處理、預判和監測警示，形成一個全自動、全天候的長期自動化地質滑動崩塌監測系統。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

智能視覺的三維地質滑動崩塌實時監測系統，在監測區設置可發光的標定板做遠距離投射，在穩定場點架設帶有MCU模塊的攝像機，攝像機完成遠距離投射三個光點的圖像提取，監測到三點的位移變化，經由MCU運算后，由RS485與Zigbee傳輸接口將監測結果回傳至遠程終端。

所述的遠程終端系統接收并存取監測端點的數據，再將這些數據由網絡上傳至網頁實時查詢接口。

所述的標定板發光源采用LED燈。

所述的一塊標定板上設置9個LED燈，以3列3行方式布設。

智能視覺的三維地質滑動崩塌實時監測方法，通過穩定場點架設的攝像機提取監測區標定板上的三個光點圖形數據，經過MCU運算后，三個光點位移數據由RS485與Zigbee傳輸接口將監測結果回傳至遠程終端。

所述的MCU運算方式采用直角三點標定法，在標定板上布設多個亮點，多個亮點形成不少于兩個直角三角形。

所述的直角三點標定法中，利用三點形成的世界坐標系，直角頂點為世界坐標的原點，三點在世界坐標的位置分別為A(0,0,0)、 B(X_wb,0,0)、C(0,Y_wc,0)。令a、b、c為A、B、C三點的圖像，它們在圖像坐標的位置分別為：(x_a0,y_a0)、(x_b0,y_b0)、(x_c0,y_c0)，依針孔成像理論，假設在成像面上a點不動，b與c沿光線分別移動至b₁和c₁，Z_c方向的移動量分別為：z_b1和z_c1，使ab₁與ac₁分別平行AB與AC，所以△ab₁c₁與△ABC相似且平行，則b₁和c₁的圖像坐標為：