一种隧道收敛监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道收敛监测及装置。该方法包括：通过获取目标隧道的帧序列，其中，帧序列包括至少一个时间的图像；基于帧序列确定基准图像与待测图像，并基于基准图像确定模板图像，其中，模板图像包括至少一个标靶，以使参与匹配的模板图像具备一定特征，提高了图像匹配的精度，从而提高了监测的隧道收敛信息的精度；并对模板图像与待测图像进行匹配，得到待测图像与模板图像的匹配区域，基于匹配区域确定目标隧道的收敛信息，实现了基于图像匹配实时监测隧道的收敛信息，适用于各种监测场景，同时，还提高了隧道收敛信息的获取速度。还提高了隧道收敛信息的获取速度。还提高了隧道收敛信息的获取速度。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道收敛监测方法及装置


[0001]本专利技术实施例涉及隧道安全监测
，尤其涉及一种隧道收敛监测方法及装置。

技术介绍

[0002]随着交通的不断发展，出现了大量的地铁、汽车、火车或高铁等隧道。隧道收敛变形的数据成为了隧道安全性评价的一项重要关键指标，隧道收敛监测是隧道测量的重要组成部分，能够直接反映隧道结构形变是否超出其安全允许范围，可为隧道结构的损伤识别和安全监测提供有效的参数。
[0003]然而，目前隧道收敛测量大多数采用了收敛尺，主要是通过预先在一个隧道横截面上设置多个标记点，随后采用收敛尺测量各个标记点，这种方法虽然精度高，但需要人工手动测量，工作效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种隧道收敛监测方法及装置，以实现基于图像匹配确定隧道的收敛信息，从而实现对隧道收敛的实时监测，适用于各种监测场景。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种隧道收敛监测方法，包括：
[0006]获取目标隧道的帧序列，其中，所述帧序列包括至少一个时间的图像；
[0007]基于所述帧序列确定基准图像与待测图像，并基于所述基准图像确定模板图像，其中，所述模板图像包括至少一个标靶；
[0008]对所述模板图像与所述待测图像进行匹配，得到所述待测图像与所述模板图像的匹配区域；
[0009]基于所述匹配区域确定所述目标隧道的收敛信息。
[0010]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种隧道收敛监测装置，该装置包括：
[0011]帧序列获取模块，用于获取目标隧道的帧序列，其中，所述帧序列包括至少一个时间的图像；
[0012]模板图像确定模块，用于基于所述帧序列确定基准图像与待测图像，并基于所述基准图像确定模板图像，其中，所述模板图像包括至少一个标靶；
[0013]匹配模块，用于对所述模板图像与所述待测图像进行匹配，得到所述待测图像与所述模板图像的匹配区域；
[0014]收敛确定模块，用于基于所述匹配区域确定所述目标隧道的收敛信息。
[0015]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
[0016]一个或多个处理器；
[0017]存储装置，用于存储一个或多个程序，
[0018]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本专利技术实施例提供的隧道收敛监测方法。
[0019]上述专利技术中的实施例具有如下优点或有益效果：
[0020]通过获取目标隧道的帧序列，其中，帧序列包括至少一个时间的图像；基于帧序列确定基准图像与待测图像，并基于基准图像确定模板图像，其中，模板图像包括至少一个标靶，以使参与匹配的模板图像具备一定特征，提高了图像匹配的精度，从而提高了监测的隧道收敛信息的精度；并对模板图像与待测图像进行匹配，得到待测图像与模板图像的匹配区域，基于匹配区域确定目标隧道的收敛信息，实现了基于图像匹配实时监测隧道的收敛信息，适用于各种监测场景，同时，还提高了隧道收敛信息的获取速度。
附图说明
[0021]为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例一所提供的一种隧道收敛监测方法的流程示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例一所提供的一种设备布点俯视图；
[0024]图3为本专利技术实施例一所提供的一种滑动窗口示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例二所提供的一种隧道收敛监测方法的流程示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例二所提供的一种针孔相机模型图；
[0027]图6为本专利技术实施例二所提供的一种亚像素拟合示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例二所提供的一种隧道内成像简化图；
[0029]图8为本专利技术实施例三所提供的一种隧道收敛监测装置的结构示意图；
[0030]图9为本专利技术实施例四所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0032]实施例一
[0033]图1为本专利技术实施例一提供的一种隧道收敛监测方法的流程示意图，本实施例可适用于需要根据目标隧道的各个时间点的拍摄图像，确定目标隧道的收敛数据的情形，该方法可以由隧道收敛监测装置来执行，该装置可以由硬件和/或软件来实现，该方法具体包括如下步骤：
[0034]S110、获取目标隧道的帧序列，其中，帧序列包括至少一个时间的图像。
[0035]其中，目标隧道指需要进行收敛监测从而判断其结构形变程度的隧道，诸如铁路隧道或公路隧道等。帧序列是指在连续的时间轴上，针对同一目标隧道的相同位置点所采集的图像序列，每一帧对应着一个时间点所采集的图像。需要说明的是，目标隧道的帧序列主要指针对目标隧道的隧道内壁所采集的帧序列，从而实现根据隧道内壁的形变来确定隧道的收敛数据。由于隧道收敛的过程较为缓慢，因此在采集目标隧道的帧序列时，可以采用较低的频率(帧速)进行采样，从而减少隧道收敛数据的计算量。
[0036]示例性的，对采集目标隧道的帧序列的相机的安装进行以下说明。需将相机固定于隧道内壁，即隧道侧部，且要求相机与隧道底部保持平行。相机的平行放置可以使用倾角仪来标定，首先将倾角仪平放于隧道底部，测得当前的俯仰角，然后将倾角仪平放在相机上，使得相机的俯仰角与隧道底部的俯仰角相等(实际中较难实现，但只要两者之差小于0.1
°
即可)，此时可以保证相机与隧道底部平行，如图2所示，图2中O点为俯视图中相机的安装位置，OP为相机光轴。由相机的成像特性可知，位于所采集的图像的边缘的像素点的失真较为严重，因此，需要将待测断面位于相机成像的中心部分，此时相机相对于隧道延伸方向存在一个夹角，称之为偏航角。同时，由于相机成像的二维特性，无法选取能体现隧道收敛运动方向的自然特征点，因此需要在隧道内壁安装人工标靶作为待测点，如图2中的L点和R点，L点和R点与相机处于同一高度。实际中可以根据需要在隧道待测断面的内壁上任意增加标靶数量，若相机安装在隧道内壁上的位置存在收敛风险，可在该安装点为旁边的隧道底部采用立柱的方式，将相机安装于立柱上。
[0037]S120、基于帧序列确定基准图像与待测图像，并基于基准图像确定模板图像，其中，模板图像包括至少一个标靶。
[0038]其中，基准图像与待测图像均来自于同一图像帧序列，基准图像用于将部分内容映射到待测图像上，以使基准图像的部分内容可以与待测图像在空间上的同一位置点一一对应，其中，基准图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道收敛监测方法，其特征在于，包括：获取目标隧道的帧序列，其中，所述帧序列包括至少一个时间的图像；基于所述帧序列确定基准图像与待测图像，并基于所述基准图像确定模板图像，其中，所述模板图像包括至少一个标靶；对所述模板图像与所述待测图像进行匹配，得到所述待测图像与所述模板图像的匹配区域；基于所述匹配区域确定所述目标隧道的收敛信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述模板图像与所述待测图像进行匹配，得到所述待测图像与所述模板图像的匹配区域，包括；基于所述模板图像中各像素点信息，分别与所述待测图像中的各区域的像素点信息进行匹配，确定相似度，将相似度最高的区域确定为匹配区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述匹配区域确定所述目标隧道的收敛信息，包括：基于所述匹配区域确定所述目标隧道在竖直方向和/或水平方向上的实际位移量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述目标隧道在竖直方向与水平方向上的实际位移量，确定所述目标隧道的收敛方向与收敛数值。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在得到所述待测图像与所述模板图像的匹配区域之后，还包括：基于所述匹配区域的顶点像素点确定基准匹配坐标与待测匹配坐标；相应的，基于所述匹配区域确定所述目标隧道在竖直方向和/或水平方向上的实际位移量，包括：基于所述基准匹配坐标与所述待测匹配坐标，分别确定所述目标隧道在竖直方向和/或水平方向上的实际位移量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述分别确定基准匹配坐标与待测匹配坐标之后，还包括：对所述基准匹配坐标与所述待测匹配坐标进行亚像素拟合处理，并基于亚像素拟合处理的结果更新所述基准匹配坐标与所述待测匹配坐标。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述基准匹配坐标与所述待测匹配坐标，确定所述目标隧道在水平方向上的实际位移量，包括：基于所述基准匹配坐标、所述待测匹配坐标、像元尺寸、偏航角、相机焦距以及相机光心...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文一，王一妍，包元锋，江子君，
申请(专利权)人：杭州鲁尔物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：