[发明专利]应用于边坡安全监测的摄像机检测装置及方法

说明书

本发明公开一种应用于边坡安全监测的摄像机检测方法及装置，针对边坡的复杂性，在边坡上设置易于识别的标识体，通过这些标识体来反映边坡的状态，其核心是获取目标阵的空间坐标，在边坡表面设置一定数量的监测目标点，用2台边坡表面位移智能高清摄像机采集边坡图像，采用亚像素搜索算法提取监测点的图像坐标，通过像平面坐标系、摄像机坐标系、测量坐标系之间的转换关系，计算监测点的三维坐标，识别边坡表面位移。因此，本申请的方案具有可行性强、易于实现的优势。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体是一种应用于边坡安全监测的摄像机检测装置及方法。

背景技术

自20世纪90年代以来，随着我国经济建设发展，对公路交通的要求也越来越高。由于我国地貌、地质条件限制和公路线形的制约，高填、深挖引起的边坡问题已十分普遍。一旦发生边坡灾害，后果十分严重。变形是表征边坡变化的最显著参量，最能体现边坡的变化状况和发展趋势。如果能够准确的监测出边坡的位移并对变形的发展趋势进行预报，就可以尽早采取相关措施和对策，使灾害造成的损失降到最低。

目前针对边坡监测的常用监测方法是，变形观测：测边坡的位移、沉降和变形情况；应力观测：监测边坡结构物、防护结构的安全性及防护效果；以及渗流观测：监测边坡的渗流及地下水变化。主要仪器有传统的测斜管、压力计、位移计等，由于监测仪器和计算机技术的快速发展，还出现了多种新兴的监测技术，如新型的GPS、光传感器、TDR等。上述方法均是在边坡内部埋置应变或传感等装置，通过相关计算机软件等辅助手段检测边坡的稳定性，都在不同程度上存在专业化程度高、成本高、危险性大等缺点。

为此，一篇授权公告号为CN106323176B的发明专利，公开了一种露天矿边坡的三维位移监测方法，该方法为通过三维激光扫描仪获取露天矿待监测边坡区域的点云数据，建立待监测边坡三维模型；通过单目摄像机实时采集待监测边坡区域的监测影像图像，获取边坡监测序列影像图像；在边坡监测序列影像图像覆盖的待监测边坡区域范围内选取控制点，确定大地坐标与影像图像像素点二维坐标相互转换的直接线性变换方程；采用图像局部特征检测与匹配算法，提取出实时监测边坡监测序列影像图像中相匹配的特征点，实时监测边坡监测序列影像图像中当前影像图像与上一幅影像图像中相匹配的特征点的位移；将边坡监测序列影像图像中的特征点的二维图像位移转换为大地坐标系下边坡点的三维位移。然而该专利中，点云的获得，一般通过三维成像传感器，比如双目相机、三维扫描仪、RGB-D相机等，这样就增加了设备的成本。首先点云并不是稠密的表达，一般比较稀疏，放大了看，会看到一个个孤立的点。它的周围是黑色的，也就是没有信息。所以在空间很多位置其实没有点云，这部分的信息是缺失的。如刚好缺少了标识体的明显特征部分将不能达到边坡检测的预期效果。其次点云的分辨率和离相机的距离有关，近距离看标识点很可能看不清，只能拉的很远才能看到一个大概，这样通过点云建立的三维边坡模型与实际情况就很容易造成误差。此外，对实时监控画面提取标识点参数后，该专利需要先建立三维边坡模型后再由单目摄像机拍摄的图片提取特征点后代入三维模型，不管是计算效率还是准确度受到三维边坡模型的很大影响。

发明内容

在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的一个方面，提供一种应用于边坡安全监测的摄像机检测方法，该方法包括：

步骤1：建立物空间坐标系，该物空间坐标系描述目标所在的空间坐标，获取到目标体参数，并存储于数据库；其中，物空间坐标系也称测量坐标系，是一个参考坐标系，用于描述物体和摄像机的绝对位置，是客观世界的绝对坐标；

步骤2：至少在边坡的左右两侧分别设置一摄像机，记为左摄像机和右摄像机；左摄像机和右摄像机从至少两个不同角度采集待监测边坡区域的边坡监测影像；影像可以是以固定的时间间隔采集的图像，也可以是实时采集的视频；