[發明專利]基于雙目視覺的隧道洞口邊仰坡穩定性監測預警系統及方法

有效

• 申請號: 202011343109.7
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112330745B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 郭鴻雁;朱寶全;朱仁景;李洪林;方林;劉明坤;曹鵬;須民健;張世平;夏楊于雨
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司;中鐵建大橋工程局集團第三工程有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T15/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.基于雙目視覺的隧道洞口邊仰坡穩定性監測預警系統，其特征在于：該系統包括：

固定安裝在待待監測區域網格內的紅外反光合作標志；

雙目遠射工業相機；

工控機；

太陽能光伏板供電裝置；

監測預警信息中心；

紅外反光合作標志與待測點連為一體，跟隨待測點一起運動，使得待測點位移可視化；

雙目遠射工業相機實時采集待測點的圖像信息，工控機植入圖像分析算法，實時獲取待測點相對相機測站位置的三維坐標，并根據測站位置的絕對坐標，還原待測點的絕對位置坐標，并將處理后的數據通過內置的遠程數據傳輸模塊傳輸至監測預警信息中心，具體為：

(1)確定監測范圍；縱向監測范圍為根據設計圖紙確定的淺埋區段，橫向監測范圍隧道底部向上45度擴散的監測區域；

(2)在確定的監測區域范圍劃分監測區域網格；

(3)在每一個監測區域的網格中心點布置一個反光合作標志，反光合作標志須與待監測部位的巖土牢固結合，協同變形；

(4)在隧道洞口對面獲側面坡體上選擇相對穩定，視場范圍能夠覆蓋整個監測區域的部位，用混凝澆筑監測測站的基座；

(5)在監測測站的基座上安裝雙目遠射工業相機；

(6)進行初始化設置，找準待測目標，調節鏡頭與焦距，使得采集的圖像信息達到最優；

(7)基于雙相機雙相片測量，根據空間點在兩幅圖中的視差，通過一定的坐標轉化獲得圖像中同一待測點的三維坐標值，雙目立體視覺三維測量是基于視差原理，基線間距B＝兩攝像機的投影中心連線的距離；相機焦距為f；設兩攝像機在同一時刻觀看空間物體的同一特征點(x，y，z)，分別在“左眼”和“右眼”上獲取了點P的圖像，它們的圖像坐標分別為P_left＝(x_l，y_l)，pright＝(x_r，y_r)；

兩攝像機的圖像在同一個平面上，則特征點P的圖像坐標Y坐標相同，即y_l＝y_r＝y，則由三角幾何關系計算出特征點P在相機坐標系下的三維坐標為：

其中相機坐標系通過內置相機內的基座北斗測量系統GNSS實時獲取；

(8)通過工控機進行坐標結算，將實時監測結果上傳至監測預警信息中心，監測預警信息中心根據收到的監測結果繪制邊坡三維變形云圖，進行展示，實時發布預警信息；

太陽能光伏板供電裝置為雙目遠射工業相機供電；

監測預警信息中心實時展示隧道邊仰坡三維變形形態，同時向用戶發布預警信息。

2.根據權利要求1所述的基于雙目視覺的隧道洞口邊仰坡穩定性監測預警系統，其特征在于：所述太陽能光伏板供電裝置包括依次連接光伏板、太陽能控制器和鋰電池。

3.根據權利要求1所述的基于雙目視覺的隧道洞口邊仰坡穩定性監測預警系統，其特征在于：所述雙目遠射工業相機包括依次連接的攝像機、視像采集模塊、嵌入式圖像數據處理模塊、通信模塊、存儲模塊、現場調試接口和視像數據處理終端；其中嵌入式圖像數據處理模塊與監測預警信息中心的中央控制模塊連接。