[发明专利]基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法及其预警系统

说明书

本发明涉及隧道监测的技术领域，具体公开了一种基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法，包括：步骤1、CCD双目摄像机通过摄像模型进行标定；步骤2、CCD双目摄像机采用摄像机理想线性模型获取隧道仰拱监测点坐标；步骤3、CCD双目摄像机将隧道仰拱监测点坐标发送至计算机与预先设定的阈值坐标进行比较判断隧道仰拱变形。本发明所述的技术方案通过双目视觉技术，获取标志点的图像，经计算机处理后，可得到标志点的空间坐标，根据前后空间坐标的对比，可获得隧道仰拱的变形量，当变形量超过设定的阈值，报警装置将实现报警，可实现隧道仰拱变形量的实时监测。

技术领域

本发明属于隧道监测的技术领域，具体而言涉及一种基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法及其预警系统。

背景技术

在高速铁路的设计和建设中难以避免大量的隧道、桥梁工程的建设。受多山地地形限制，隧道建设逐渐向深、大、长方向发展，尤其西部地区，地质条件十分复杂，由于受板块运动影响，断层构造发育，岩体破碎，稳定性差，而且赋存了较高的构造地应力，同时受施工质量及设计因素的影响，隧道的修建将面临仰拱变形、开裂、坍塌等问题。据相关统计，在6256条病害隧道中，由隧道仰拱隆起变形产生的病害隧道有554座，总里程达到了121.41公里，其给工程安全带来严重威胁，且修复需要耗费大量的人力物力，造成严重的经济损失及社会影响。

影响隧道仰拱隆起变形的因素主要包括：地下水情况、膨胀性岩土、高地应力及仰拱设计参数等，而造成隧道仰拱隆起变形的原因是多因素耦合作用的结果。为确保隧道建设的稳定性和安全性，防止隧道仰拱变形底鼓等病害的发生，合理的监测手段被用于隧道仰拱，以降低病害带来的损失。目前，常用的监测方法为人力加全站仪、水准仪等，这些监测方法在监测过程中，受外界因素影响较大，存在费时费力的状况。

如中国专利申请为201811510096.0提供了一种基于拱顶下沉和周边收敛的隧道监测预警系统及方法，包括第一激光测距装置、第二激光测距装置和预警云平台；第一激光测距装置和第二激光测距装置对称布置于隧道监测断面的左右两侧；第一激光测距装置朝向当前隧道监测断面的拱顶A位置发射红外线，还向第二激光测距装置发射红外线；第二激光测距装置朝向当前隧道监测断面的拱顶A位置发射红外线，还向第一激光测距装置发射红外线；安装角度保持不变。优点为：该发明提供的基于拱顶下沉和周边收敛的隧道监测预警系统及方法，能够简单、方便、实时、准确的测算出隧道拱顶下沉和周边收敛的数值量，进而保证了监测预警系统的可靠性和准确性，因此，可大范围推广使用。但是并没有提出一种基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法及其预警系统。

又如中国专利申请号为202110957905.8公开了一种隧道变形监测光纤测试方法及系统，包括数据传输系统、步距监控测量系统、基坑围土压力监测系统、水压监测系统、视频采集系统，并通过步距监控测量系统、基坑围土压力监测系统、水压监测系统监测的数据信息通过数据传输系统传输给主控制中心，通过主控中心再进行数据分析。将采集的数据与初始设定的阈值(即误差范围内)进行逐一比对，当任一系统所示识别的参数信息超过设定的阈值时，则会发出隧道变形的预警通知，提高了隧道变形识别的监测范围，同时也提高了监测的识别率，更加准确的掌控隧道变形预警情况。但是同样没有提出一种基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法及其预警系统。

现有的监测方法存在效率低等情况，无法实现对隧道仰拱变形的实时监测，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。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法及其预警系统。

本发明所述基于双目视觉隧道仰拱变形监测预警方法包括：

步骤1、CCD双目摄像机通过摄像模型进行标定；

步骤2、CCD双目摄像机采用摄像机理想线性模型获取隧道仰拱监测点坐标；

步骤3、CCD双目摄像机将隧道仰拱监测点坐标发送至计算机与预先设定的阈值坐标进行比较判断隧道仰拱变形。