[发明专利]一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法

说明书

本发明属于基坑监测的技术领域，具体为一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法。该方法主要实施步骤包括：S1：确定基坑监测点；S2：装置本体布置就位；S3：图像采集；S4：无线数据传输；S5：图像三维空间坐标解算；S6：报警系统报警。该监测方法借助机器视觉实现基坑的变形监测，可代替监测人员实现长时间监测，极大解放人力，达到时时监测的目的，相对传统监测方法，具有成本低、精度高等优势。

技术领域

本发明涉及基坑监测的技术领域，尤其是一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法。

背景技术

近年来，随着我国城市化进程的不断加快，地下设施的建设越来越多。然而，城市化的建设将会导致用地的紧张，为解决这一矛盾，地下空间的开发利用成为解决这个矛盾的重要途径。地下空间的开发，出现了大量的深基坑，因而基坑开挖的施工环境及地质条件变得越来越复杂，导致出现各种施工安全问题，造成了大量的人员伤亡和经济损失，造成了严重的社会影响，如2019年4月，扬州市广陵区古运新苑小区四期项目B2地块发生基坑土体滑坡，造成5人死亡，并造成直接经济损失600多万元。

为确保基坑开挖的稳定性和安全性，防止基坑失稳事故的发生，合理的监测手段被用于基坑开挖。目前，常用的监测方法为全站仪、水平监测仪等，这些监测方法在监测过程中，极易受天气、人员状况的影响，监测人员必须长时间停留监测地，通过监测方法，监测基坑的变形，若天气状况不佳，将进一步影响监测，费时费力。

现有的监测方法存在浪费大量人力物力的情况，同时不能对基坑变形进行实时监测，工程上亟需一种既能实时监测，又能节省人力物力的监测方法。为此本发明提供了一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法，该方法通过双目摄像头采集图像数据，然后经计算机进行图像处理，获取基坑的监测点三维空间坐标，重建的三维空间坐标与原始状况进行对比分析，从而获得基坑监测点实时的变形量，当变形量超过设定的阈值，报警装置将实现报警，便于及时对基坑采取相应措施，防止基坑安全事故的发生。

发明内容

为解决现有基坑变形监测方法的局限，本发明提出了一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法，既可节省人力物力，同时又能对实现基坑实时的变形监测，达到快速预警的效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法，该方法包括：

S1：确定基坑监测点；S2：装置本体布置就位；S3：图像采集；S4：无线数据传输；S5：图像预处理，三维空间坐标解算；S6：报警系统报警。

进一步地，在S1中：监测点通过荧光漆设置人工标志点。

进一步地，在S2中：监测装置固定在基坑冠梁上。

进一步地，在S3中：图像采集过程中，可根据环境状况，通过控制器调整光源补给，确保采集的图像清晰度；CCD双目摄像头已实现变焦镜头调整，确保拍摄成像的清晰；同时CCD 双目摄像头已根据张正友标定法实现标定，获得了左右相机的内参数矩阵和外参数矩阵；采集图像的时间间隔可根据实际需要设定。

进一步地，在S5中：计算机可采用基于深度学习的图像去雨方法、高斯滤波算法等实现环境图像优化处理，减少环境带来的干扰，得到处理后的图像；采用图像畸变校正、测点立体匹配、测点图像追踪、标志图像定位以及双目视觉测量模型解算五个步骤，计算出监测点的空间三维坐标。

进一步地，在S6中：双目视觉测量模型实现空间坐标计算，获得各帧图像中的测点空间坐标后，即可量化测点位移值，确定基坑的变形情况。若当变形量超过预先设定的阈值，报警装置将实现报警，反之，继续通过数据采集装置进行图像的采集，重复上述步骤，达到实时监测基坑变形的目的。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

(1)本发明提供了一种基于机器视觉的基坑变形监测及预警方法，该监测方法通过机器视觉的原理，无需监测人员到现场进行测量监测，一定程度上解放了人力，可约了工程成本。