[實用新型]一種基于CMOS感光成像傳感器的位移變形觀測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721248141.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN207730161U
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 邱業(yè)建;張學民;伍毅敏;雷明鋒
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/02;G01C5/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

本實用新型公開了一種基于CMOS感光成像傳感器的位移變形觀測裝置，該裝置包括設置在裝置外框內的控制單元、通訊單元、數據存儲單元、CMOS圖像傳感器水平狀態(tài)檢測與調整單元、傳感器水平距離檢測單元、編碼檢測與識別單元、成像傳感器單元、CMOS圖像傳感器固定座以及電源模塊；由固定安裝的位移變形觀測裝置n?1對前方位移變形觀測裝置n上的光點進行拍攝，不必對隧道全斷面進行拍攝，前后多次重復觀測時不存在儀器安裝偏差；由于位移是通過觀測布置在隧道內位移變形觀測裝置的光點，且設計成某一特定光源，不必用彩色圖片，大大的降低了數據處理量的同時，保證了變形觀測精度。

技術領域

本實用新型屬于位移變形觀測領域，特別涉及一種基于CMOS感光成像傳感器的位移變形觀測裝置。

背景技術

變形位移量測無論在科學技術研究還是在工程建設方面都有著其重要作用，比如測量大壩水平與垂直位移、隧道周邊位移、構建物水平與垂直位移等。變形位移量測的方法有用激光距儀、全站儀、數字(傳統(tǒng))經緯儀以及數字照相進行量測。

現有的變形位移量測存在測量裝置復雜以及誤差大等缺點，如全站儀、測距儀等在用于變形位移監(jiān)測時，設備本身的精度、尤其是使用過程中人為操作上的誤差是不可避免的；數字照相量測亦存在參照系的不可靠及后續(xù)分析中的系統(tǒng)誤差其使用范圍有限。

例如目前在隧道施工中，隧道周邊位移監(jiān)測大多采用帶鋼尺的收斂計和帶掛尺的水準儀來完成，由于鋼尺材料受溫度變化影響較大，盡管使用時對溫度影響等進行修正(補償)，仍存在較大偏差，此偏差隨環(huán)境不同，有時甚至大于實際變形位移量；并且，位移監(jiān)測數據是通過人工觀測讀取獲得，同一個人在不同時間的存在一定的讀取偏差，不同的人在同一時間也存在讀取偏差；此外，由于鋼尺的存在，監(jiān)測過程與隧道施工相互干擾，當測點之間掛上鋼尺時是禁止車輛通行的，當隧道施工有車輛通行亦無法進行變形位移數據采集的。當采用其他方法如全站儀等亦存在相似的問題。

目前還有一種稱之為常規(guī)數字照相機照相變形觀測方法，然而常規(guī)數字照相機變形觀測存在的主要問題有以下幾個方面：

1、精度不高，目前2K圖像1920*1080＝2073600，約為200萬個點(像素)，4K圖像3840*2160＝8294400，約為800萬個點(像素)。8K圖像7680*4320＝33177600，約為3300萬個點(像素)。當分別率為4000*3000＝12000000，即1200萬個點(像素)，水平觀測寬度為10m(隧道寬度)時，精度較差，點與點的水平距離約為10m/4000dpi＝2.5mm。當分別率為7680*4320＝33177600，約為3300萬個點(像素)，水平觀測寬度為10m(隧道寬度)時，精度仍然不理想，點與點的水平距離約為10m/7680dpi＝1.3mm。

2、數據量大，目前大多數成品照相機均為彩色相機，8位2K彩色圖像文件的大小約為1920*1080*8≈16.5MB，256位2K彩色圖像文件的大小約為1920*1080*256≈532MB，256位4K彩色圖像文件的大小約為3840*2160*256≈2.120GB。

3、操作復雜，常規(guī)的照相機的變形觀測先將現場照片取回，進行照片-數字轉換，數據量大，參考系不確定，事實上由于照片-數字轉換過程中的數據失真，分辨率越高數據量越大，壓縮減少數據量但分辨率低。

如何使得位移監(jiān)測既滿足高分別率的要求同時也滿足合適的數據量要求，是急需解決的問題。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于CMOS感光成像傳感器的位移變形觀測裝置，其目的在于，克服現有技術中測量變形時，現有測量裝置使用不便，無法同時滿足高精度和低數據量的問題。

一種基于CMOS感光成像傳感器的位移變形觀測裝置，包括：設置在裝置外框內的控制單元、通訊單元、數據存儲單元、CMOS圖像傳感器水平狀態(tài)檢測與調整單元、傳感器水平距離檢測單元、編碼檢測與識別單元、成像傳感器單元、CMOS圖像傳感器固定座以及電源模塊；