[發明專利]一種基于發光體的夜間邊坡位移監測系統

在審

• 申請號: 202110044713.8
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112697050A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 丁勇;李瑾;宋國芳;吳巧蓮
• 申請（專利權）人: 南京宥安傳感科技有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于發光體的夜間邊坡位移監測系統，包括三個子系統：1、發光體標志物矩陣系統，發光體標志物按照九宮格方式進行編號并固定在邊坡上，固定板預制為黑色方形板，與邊坡形成較明顯的色彩差異對比，并且防止在夜間燈光下固定板反射帶來的影響；2、圖像采集系統，在所監測邊坡前方兩側設置兩臺攝像機，攝像機用于拍攝邊坡與發光體標志物矩陣的圖像；3、數據處理系統，與圖像采集系統相連的數據處理系統通過算法識別發光體標志物的坐標以及變化，用以監測邊坡位移情況。本發明實現全自動的邊坡位移情況監測，可以滿足惡劣天氣下的邊坡監測工作。

技術領域

本發明涉及一種基于發光體的夜間邊坡位移監測系統，屬于邊坡監測技術領域。

背景技術

由于建筑中的施工原因、排水因素以及荷載因素，會使得邊坡發生水平位移和豎向位移。位移嚴重的會使得邊坡產生滑坡、落石等威脅工程和人員傷亡的情況。因此我們要對邊坡進行位移監測。傳統的方法有GPS監測、纜索監測以及雷達遙感監測，但是這些測量工作量大，又需要專業技術人員進行操作，并且耗費大量人力物力，耗資較大。現在市場上基于雙目視覺監測技術，由于背景復雜，干擾條件過多，對圖像處理后得到的特征無效點過多，因此在進行雙目匹配時誤匹配結果較差。

隨著計算機信息技術的發展，采用一體化模塊化自動測量單元進行數據采集，通過有線或無線通訊與計算機連接，從而實現自動化數據測量已成為當前行業大展趨勢。現如今的市場上，有許多種類的邊坡位移測量設備，其通過專業電子傳感器進行數據的采集和收集分析，得到測量數據較為精確，但其工業成本較大，且產品受環境影響較大。數字圖像技術的迅速發展，提供了一種新的邊坡位移測量技術方法，利用攝像機獲取圖像，通過雙目視覺分析得到邊坡位移情況，是一種非常實用的方法。

雙目視覺的位移監測，它是基于視差原理并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。

基于上述要點，本發明擬采用攝像機進行數據的采集，通過固定在固定桿上的攝像機拍攝邊坡上發光體標識物圖像，獲取標志物的三維信息，實現對邊坡位移情況及其發展變化的自動化測量。

發明內容

本發明的目的在于設計一種基于發光體的夜間邊坡位移監測系統，并提供相應的測量方法，用于實現自動化的邊坡位移情況及其發展變化觀測，可代替人工進行位移測量，彌補傳統方式中的可靠性差、無法自動監測等缺陷。

本發明的內容包括發光體標志物矩陣系統、圖像采集系統和軟件分析系統三個部分。其中發光體標志物矩陣是由3×3共9個發光體標志物組成。圖像采集系統是將兩個攝像機固定在不同的固定桿上，通過兩個攝像機拍攝邊坡上的發光體，保證拍攝過程中標識物始終出現在攝像機畫面中，獲取不同角度拍攝得到的圖像，并將圖像數據傳輸至個人電腦。

圖像獲取之后可以通過軟件分析系統進行處理，這一過程主要是通過軟件對圖像進行處理，首先獲取圖像中特征點，需要包含邊坡以及標識物等主要信息，特征點需要使用到攝像機內外參數進行修正，內參數通過張正友標定方法提前測得，外參在拍攝過程中測得，然后根據圖像拍攝時攝像機位置情況將特征點數據換算至統一坐標系下，將多張圖像的特征點進行數據匹配，最后通過匹配情況實現確定標志物的三維坐標。

現在市場上基于雙目視覺監測技術，由于背景復雜，干擾條件過多，對圖像處理后得到的特征無效點過多，因此在進行雙目匹配時誤匹配結果較差。因此我們發明了一種基于發光體的夜間邊坡位移監測系統裝置和方法。與傳統的雙目邊坡位移監測系統來講，該發明有以下幾個優點：1.由于在特殊情況下，如暴雨等，會伴隨陰天，狂風等不利于雙目識別的因素，使得檢測效果大大降低，而此時正是邊坡危險的時候，因此采取了發光體標志物的方案，可以將光線不利的因素排除，有利于提高檢測的效果；2.創建發光體標志物矩陣，對矩陣中多個標志物矩陣中的標志物進行獨立的圖像獲取和匹配，可以減少誤匹配；3.將標志物一作為參考點，可以得到其他標志點對于標志物一的相對位移并且得到局部邊坡的位移變化趨勢。

附圖說明