[发明专利]云台相机动态组网的隧道变形测量系统、方法和装置

权利要求书

1.一种云台相机动态组网的隧道变形测量系统，其特征在于，包括沿隧道方向固定安装的N个云台相机测站，每个所述云台相机测站均包括云台和相机阵列，所述相机阵列固定安装在所述云台上，所述云台用于控制所述相机阵列的转动与链式组网，N为大于1的正整数；

所述相机阵列包括至少两个相机且至少有一对相机的拍摄方向相反，所述至少两个相机在所属的所述云台上相互固连设置，所述相机阵列用于拍摄隧道待测区域内的待测点，获取所述待测点的面内位移数据、所属云台相机测站的位置数据及姿态数据；

所述待测点的面内位移数据、所属云台相机测站的所述位置数据及姿态数据用于确定所述隧道待测区域的变形情况。

2.根据权利要求1所述的云台相机动态组网的隧道变形测量系统，其特征在于，所述相机阵列中的相机包括大视场监控相机，所述大视场监控相机用于对所述隧道待测区域进行异物脱落检测。

3.根据权利要求1或2所述的云台相机动态组网的隧道变形测量系统，其特征在于，还包括至少两个基准点，所述基准点位于所述隧道内由N个所述云台相机测站动态链式组网形成的传递测量网络中，所述基准点包括所述隧道待测区域内位置严格不动的观测点、所述隧道待测区域内水平和竖向位移已知的观测点或者所述隧道待测区域内沉降量和水平位移已知的待测点；

所述基准点用于指示各所述云台相机测站的晃动量。

4.根据权利要求3所述的云台相机动态组网的隧道变形测量系统，其特征在于，所述云台相机测站还包括IMU和/或电子水平仪，所述IMU和/或电子水平仪安装在所述云台上，用于辅助设置所述云台的转动路径和位置。

5.根据权利要求3所述的云台相机动态组网的隧道变形测量系统，其特征在于，还包括测点标志，所述测点标志设置在所述待测点处并与所述待测点一一对应，所述测点标志用于向所述相机阵列标记所属的所述待测点。

6.根据权利要求5所述的云台相机动态组网的隧道变形测量系统，其特征在于，所述测点标志包括所属的所述待测点处的隧道管片上额自然结构特征、被动反光标志或主动发光标志。

7.一种云台相机动态组网的隧道变形测量方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的云台相机动态组网的隧道变形测量系统，所述方法包括步骤：

获取所述相机阵列的云台相机参数；所述云台相机参数包括相机焦距、测站安装位置和安装姿态；

采用亚像素定位法，提取所述相机阵列在当前隧道断面测量链路上拍摄的所述待测点的待测点图像坐标；

根据所述待测点图像坐标和所述云台相机参数，利用非线性优化方法求解预存的云台观测方程得到所述云台相机测站的位置姿态变化和公共待测点的面内位移；所述公共待测点为相邻两个所述云台相机测站的公共视场中的待测点；

根据所述公共待测点的面内位移，求解预存的测点位移方程得到所述云台相机测站的视场中所述公共待测点以外的其余待测点的面内位移；

控制所述云台相机测站转动扫描下一隧道断面测量链路上的所述待测点并返回所述根据所述待测点图像坐标和所述云台相机参数，利用非线性优化方法求解预存的云台观测方程得到所述云台相机测站的位置姿态变化和公共待测点的面内位移的步骤，直至测量得到隧道中所有待测点的面内位移。

8.根据权利要求7所述的云台相机动态组网的隧道变形测量方法，其特征在于，还包括步骤：

根据设置的基准点对应的约束关系求解得到每个所述云台相机测站的晃动量；

分别利用各所述晃动量修正对应的各所述待测点的面内位移。