一种隧道洞口的变形监测系统技术方案

本申请提供一种隧道洞口的变形监测系统，涉及工程监测技术领域。该系统包括：图像获取设备和图像处理设备，图像获取设备和图像处理设备通信连接；图像获取设备包括：第一相机和第二相机；其中，第一相机设置在预先标定的第一相机测量点，第一相机测量点与隧道洞口之间的距离满足预设距离；第二相机设置在预先标定的第二相机测量点，第二相机测量点与第一相机测量点之间的距离满足预设距离；在隧道洞口施工时，第一相机用于采集隧道洞口图像，第二相机用于采集第一相机图像；图像处理设备用于根据隧道洞口图像和第一相机图像确定隧道洞口的变形信息。该系统的监测效率、有效性和准确性均较高。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道洞口的变形监测系统
本申请涉及工程监测
，具体而言，涉及一种隧道洞口的变形监测系统。
技术介绍
在隧道的建设过程中，施工单位在保质保量的完成目标进度的同时，还需要快速而准确的获得施工中的实时监测数据，通过这些监测数据，既能够精确地判断问题的发生以解决问题，保证项目施工合理合规地安全进行，又能够在施工作业的过程中不影响施工进度，及时快速的监测并反馈给项目工程建设单位。由于洞口开挖段长度有限，通常而言，隧道开挖洞口段的监测采用监测隧道外沿的收缩、变形，同时采用监测一定范围内的地表沉降来表示，由此判断开挖隧道洞口施工段是否符合标准。目前针对隧道洞口的监测的方法，在施工建设单位主要还是采用的传统手段，人工使用水准仪，全站仪进行测量，测量频率低，操作空间大，人为产生的误差也难以得到有效的控制，甚至存在人为修改数据的隐患，而工程监理单位也很难实时发现项目建设中可能存在的问题，做出及时的反馈。因此，现有的隧道洞口的监测技术，效率低，有效性和准确性较差。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种隧道洞口的变形监测系统，用以提高监测效率，以及提高监测的有效性和准确性。本申请实施例提供一种隧道洞口的变形监测系统，包括：图像获取设备和图像处理设备，所述图像获取设备和所述图像处理设备通信连接；所述图像获取设备包括：第一相机和第二相机；其中，所述第一相机设置在预先标定的第一相机测量点，所述第一相机测量点与隧道洞口之间的距离满足预设距离；所述第二相机设置在预先标定的第二相机测量点，所述第二相机测量点与所述第一相机测量点之间的距离满足所述预设距离；在所述隧道洞口施工时，所述第一相机用于采集隧道洞口图像，所述第二相机用于采集第一相机图像；所述图像处理设备用于根据所述隧道洞口图像和所述第一相机图像确定所述隧道洞口的变形信息。在本申请实施例中，利用图像处理技术实现隧道洞口的变形监测，无需人工干预，提高变形监测的效率；其中，图像获取设备包括第一相机和第二相机，通过第一相机，实现隧道洞口图像的采集；考虑到外界条件对相机采集图像造成的相机，通过第二相机，实现第一相机图像的采集；进而，图像处理设备可以结合第一相机图像和隧道洞口图像实现变形信息的有效且准确地确定。因此，利用该变形监测系统对隧道洞口的变形监测，不仅监测效率较高，且监测的有效性和准确性都较高。作为一种可能的实现方式，所述隧道洞口预设有变形控制点，所述第一相机测量点与所述变形控制点满足所述预设距离；所述预设距离的范围为：20-30m。在本申请实施例中，通过隧道洞口预设的变形控制点，以及预设距离，能够准确且有效地确定第一相机测量点的位置；再结合第一相机测量点和预设距离，能够准确且有效地确定第二相机测量点的位置。作为一种可能的实现方式，所述第一相机预设有数据采集频率，所述第二相机预设有所述数据采集频率；在所述隧道洞口开始施工后，所述第一相机用于按照所述数据采集频率周期性的采集所述隧道洞口图像，所述第二相机用于按照所述数据采集频率周期性的采集所述第一相机图像。在本申请实施例中，通过第一相机和第二相机预设的数据采集频率，第一相机按照该数据采集频率实现隧道洞口图像的有效采集，以及第二相机按照该数据采集频率实现第一相机图像的有效采集，进而图像处理设备可以有效且准确地确定变形信息。作为一种可能的实现方式，所述图像处理设备具体用于：根据所述第一相机图像判断所述第一相机是否发生形变或者发生位移；若所述第一相机发生形变或者位移，对所述隧道洞口图像进行修正；根据修正后的隧道洞口图像确定所述隧道洞口的变形信息。在本申请实施例中，图像处理设备先通过第一相机图像判断第一相机是否发生形变或者位移，若第一相机发生形变或者位移，则对隧道洞口图像进行修正，基于修正后的隧道洞口图像确定的变形信息更准确。作为一种可能的实现方式，所述第一相机还用于通过内置振动判断算法确定振动判断结果；所述图像处理设备具体还用于：根据所述第一相机图像和所述振动判断结果判断所述第一相机是否发生形变或者发生位移。在本申请实施例中，通过第一相机的内置振动判断算法，还可以得到一个振动判断结果，进而图像处理设备结合该振动判断结果和第一相机图像实现第一相机是否发生形变或者发生位移的更准确地判断。作为一种可能的实现方式，所述图像处理设备具体还用于：若所述第一相机发生形变或者位移，确定所述隧道洞口图像中包括运动特征的感兴趣区域；对所述感兴趣区域进行增强处理；对增强处理后的感兴趣区域进行过滤处理；确定过滤处理后的感兴趣区域的全局运动参数；基于所述全局运动参数对所述隧道洞口图像进行修正。在本申请实施例中，若第一相机发生形变或者位移，则图像处理设备先确定感兴趣区域，然后对感兴趣区域进行处理，再基于处理后的感兴趣区域确定全局运动参数，基于全局运动参数实现隧道洞口图像的有效且准确地修正。作为一种可能的实现方式，所述图像处理设备具体还用于：通过迭代的方式确定过滤处理后的感兴趣区域的全局运动参数。在本申请实施例中，在确定全局运动参数时，可以通过迭代的方式确定，实现全局运动参数的准确确定。作为一种可能的实现方式，所述图像处理设备具体还用于：确定修正后的隧道洞口图像中目标点的像素坐标；根据所述目标点的像素坐标进行坐标变换，确定所述目标点的像素坐标对应的实际坐标；根据不同时刻的实际坐标确定所述隧道洞口的变形信息。在本申请实施例中，图像处理设备先确定目标点的像素坐标，然后基于目标点的像素坐标进行坐标变换，实现实际坐标的确定，最后再基于不同时刻的实际坐标确定隧道洞口的变形信息。作为一种可能的实现方式，所述目标点为基于霍夫变换直线检测原理所构建的多边形轮廓上的多个角点。在本申请实施例中，基于霍夫变换直线检测原理所构建的多边形轮廓上的多个角点，能够准确地反映隧道洞口的沉降变形，实现沉降变形的有效确定。作为一种可能的实现方式，所述第一相机和所述第二相机均为CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件)工业相机，所述CCD工业相机的精度等级为1980*1280；所述图像处理设备为FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编辑逻辑门阵列)设备。在本申请实施例中，通过高精度的CCD相机实现图像的有效采集，提高监测系统的有效性和准确性；通过FPGA设备实现图像的高效的处理，提高监测系统的监测效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的变形监测系统的结构示意图；图2为本申请实施例提供的变形监测流程图。图标：100-变形监测系统；110-图像获取设备；111-第一相机；112-第二相机；120-图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道洞口的变形监测系统，其特征在于，包括：/n图像获取设备和图像处理设备，所述图像获取设备和所述图像处理设备通信连接；/n所述图像获取设备包括：第一相机和第二相机；其中，所述第一相机设置在预先标定的第一相机测量点，所述第一相机测量点与隧道洞口之间的距离满足预设距离；所述第二相机设置在预先标定的第二相机测量点，所述第二相机测量点与所述第一相机测量点之间的距离满足所述预设距离；/n在所述隧道洞口施工时，所述第一相机用于采集隧道洞口图像，所述第二相机用于采集第一相机图像；所述图像处理设备用于根据所述隧道洞口图像和所述第一相机图像确定所述隧道洞口的变形信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道洞口的变形监测系统，其特征在于，包括：
图像获取设备和图像处理设备，所述图像获取设备和所述图像处理设备通信连接；
所述图像获取设备包括：第一相机和第二相机；其中，所述第一相机设置在预先标定的第一相机测量点，所述第一相机测量点与隧道洞口之间的距离满足预设距离；所述第二相机设置在预先标定的第二相机测量点，所述第二相机测量点与所述第一相机测量点之间的距离满足所述预设距离；
在所述隧道洞口施工时，所述第一相机用于采集隧道洞口图像，所述第二相机用于采集第一相机图像；所述图像处理设备用于根据所述隧道洞口图像和所述第一相机图像确定所述隧道洞口的变形信息。


2.根据权利要求1所述的变形监测系统，其特征在于，所述隧道洞口预设有变形控制点，所述第一相机测量点与所述变形控制点满足所述预设距离；所述预设距离的范围为：20-30m。


3.根据权利要求1所述的变形监测系统，其特征在于，所述第一相机预设有数据采集频率，所述第二相机预设有所述数据采集频率；在所述隧道洞口开始施工后，所述第一相机用于按照所述数据采集频率周期性的采集所述隧道洞口图像，所述第二相机用于按照所述数据采集频率周期性的采集所述第一相机图像。


4.根据权利要求1所述的变形监测系统，其特征在于，所述图像处理设备具体用于：根据所述第一相机图像判断所述第一相机是否发生形变或者发生位移；若所述第一相机发生形变或者位移，对所述隧道洞口图像进行修正；根据修正后的隧道洞口图像确定所述隧道洞口的变形信息。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓斌，刘斯斯，胡航，张硕，耿科，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43