一种基于立体视觉的多方向裂缝体形变监测表征方法与流程

1.本发明属于裂缝体形变监测表征技术领域，具体涉及一种能够用于崩塌体隐患点、矿山、高层建筑、隧洞、桥梁等形变表征的基于立体视觉的多方向裂缝体形变监测表征方法。


背景技术：

2.裂缝类灾害对人民生命财产安全造成巨大危害，如何治理与防治成为刻不容缓的主题。当前，政府在裂缝类灾害预警上增加了不少投入，但是现有技术大多是单方向监测，即主要集中在裂缝体的横向形变监测，无法对裂缝体纵向和深度变化量进行有效监测。加之现有技术只可针对单裂缝监测，对于多裂缝体则需布设多个监测设备，不仅提高了成本，并且很难保障数据的绝对同步性。
3.由于裂缝体是一个面状体，当前主要技术手段为基于拉力式裂缝计，这一技术具有一定的先进性，但弊端更加明显：
4.1.基于拉力式裂缝计监测裂缝形变，监测范围与精度是一对矛盾体，监测范围越大精度越低；
5.2.拉力式裂缝计监测裂缝，一套设备只能单个裂缝；
6.3.拉力式裂缝计只能监测裂缝的单一空间维度变化量，无法做到三维空间的监测。


技术实现要素：

7.针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种基于立体视觉的多方向裂缝体形变监测表征方法；
8.本发明还有一目的是解决现有利用立体相机监测裂缝体，但是没有用前方交会运算，只是简单的图像处理或者模式识别，难以进行工程应用的技术问题，提供一种基于一个裂缝体形变监测表征参数，即单元裂缝多方向形变量表征方法，表征方法简单明了，表征参数易于获得，有利于工程应用；
9.本发明再有一目的是解决现有的裂缝体形变监测不稳定、不实时、精度低、单一维度等技术问题，提供一种能够独立的、受外界影响小、多维度的监测手段。
10.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
11.一种基于立体视觉的多方向裂缝体形变监测表征方法，以裂缝体三维位置变化作为裂缝体形变监测的唯一核心表征参数。
12.进一步限定，该方法包括如下步骤，
13.步骤一，在裂缝体周围埋设若干光源，用于裂缝体的照明，在稳定区域架设一对立体相机，并保障该对立体相机能完全地、同时地观测裂缝体；
14.步骤二，利用立体相机的位姿信息建立监测坐标系统，具体方法为通过现场标志点做定标解算，解算出相机系统的位置参数，基本原理为前方交会，在标定得到相机畸变参
数和位姿参数之后，识别获取；
15.步骤三，采用立体相机观测所有裂缝体，并采集影像数据；
16.步骤四，对影像进行初处理，对裂缝体进行空间分析，对裂缝体进行逐单元划分，得到单元裂缝集合p{p1,p2
…
pi}，此时得到的单元裂缝集合为二维空间信息；
17.步骤五，将立体相机标定参数和采集的影像数据同步至外置处理设备中，进行前方交会计算，得到该时刻的单元裂缝三维空间坐标，设定该时刻为初始单元裂缝三维空间坐标pi(x0，y0，h0)，其中，x0、y0、h0分别表示单元裂缝横向、纵向、深度初始位置；
18.步骤六，重复步骤五，可以得到单元裂缝三维空间坐标序列pi(xj，yj，hj)；
19.步骤七，将单元裂缝三维空间坐标序列pi(xj，yj，hj)与初始单元裂缝三维空间坐标pi(x0，y0，h0)做差运算，得到单元裂缝三维空间坐标变化量序列pi(
△
xj，
△
yj，
△
hj)，将pi(
△
xj，
△
yj，
△
hj)做绝对值运算得到pi(|
△
xj|，|
△
yj|，|
△
hj|)，即得到单元裂缝横向、纵向、深度变化量；
20.步骤八，将得到的单元裂缝三维空间坐标变化量序列pi(|
△
xj|，|
△
yj|，|
△
hj|)与变化量阈值(ζx，ζy，ζh)进行做差计较，如若|
△
xj|、|
△
yj|、|
△
hj|中任何一项大于ζx、ζy、ζh，则触发预警，如若在连续的单元裂缝三维空间坐标变化量序列中均存在这一现象，则证明裂缝体存在灾害事故发生的可能。
21.本发明的有益效果：
22.1.本发明采用一个核心参数表征裂缝体形变，是一种独立的、受外界影响小、多维度的监测手段，简单明了，便于工程应用。
附图说明
23.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
24.图1为本发明一种基于立体视觉的多方向裂缝体形变监测表征方法实施例中立体相机观测及后台处理图；
25.图2为本发明一种基于立体视觉的多方向裂缝体形变监测表征方法实施例中的前方交会图；
26.主要元件符号说明如下：
27.1、2-单元裂缝；
28.3、4-立体相机；
29.5-处理器；
30.6-通信设备；
31.7、8为单点共线；
32.c-相机中心、x,y,z-相机中心坐标、p-像点坐标、i-相片、p-计算得出的物点坐标。
具体实施方式
33.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
34.本案实施中：如图1-2所示，
35.在裂缝体周围埋设若干光源，用于裂缝体的照明，在稳定区域架设一对立体相机，
并保障该对立体相机能完全地、同时地观测裂缝体；如图1所示1、2-单元裂缝，3、4-立体相机；
36.利用立体相机的位姿信息建立监测坐标系统，具体方法为通过现场标志点做定标解算，解算出相机系统的位置参数，基本原理为前方交会，在标定得到相机畸变参数和位姿参数之后，识别获取；
37.采用立体相机观测所有裂缝体，并采集影像数据；
38.对影像进行初处理，对裂缝体进行空间分析，对裂缝体进行逐单元划分，得到单元裂缝集合p{p1,p2
…
pi}，此时得到的单元裂缝集合为二维空间信息；
39.将立体相机标定参数和采集的影像数据同步至外置处理设备中，进行前方交会计算，得到该时刻的单元裂缝三维空间坐标，设定该时刻为初始单元裂缝三维空间坐标pi(x0，y0，h0)，其中，x0、y0、h0分别表示单元裂缝横向、纵向、深度初始位置；
40.将单元裂缝三维空间坐标序列pi(xj，yj，hj)与初始单元裂缝三维空间坐标pi(x0，y0，h0)做差运算，得到单元裂缝三维空间坐标变化量序列pi(
△
xj，
△
yj，
△
hj)，将pi(
△
xj，
△
yj，
△
hj)做绝对值运算得到pi(|
△
xj|，|
△
yj|，|
△
hj|)，即得到单元裂缝横向、纵向、深度变化量；
41.将得到的单元裂缝三维空间坐标变化量序列pi(|
△
xj|，|
△
yj|，|
△
hj|)与变化量阈值(ζx，ζy，ζh)进行做差计较，如若|
△
xj|、|
△
yj|、|
△
hj|中任何一项大于ζx、ζy、ζh，则触发预警，如若在连续的单元裂缝三维空间坐标变化量序列中均存在这一现象，则证明裂缝体存在灾害事故发生的可能。
42.上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。