基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法；属于边坡监控方法技术领域；其技术要点包括下述步骤：（1）边坡三维重建，沿待监测边坡长度方向分布安装摄像机，使各预定的监测点同时处在两个摄像机的拍摄范围内；（2）边坡监控，根据两台摄像机拍摄的图像计算边坡上布设的监控点的空间坐标，得到监控点的空间坐标点集，定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况；（3）边坡灾害预报，将监控得到的边坡位移或滑动值与预设允许的临界值进行比较，根据预设规则进行处理；本发明专利技术旨在提供一种结构简单、测控精度高且成本较低的基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法；用于高危边坡的监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种边坡监控方法，更具体地说，尤其涉及一种。
技术介绍
目前，我国公路建设总量实现了跨越式增长，交通运输紧张状况总体缓解，已建成的公路上高危边坡数量多，边坡坍塌是主要的公路地质灾害之一，且分布广泛、发生频繁，极易造成交通中断，直接影响着交通安全。目前公路高危边坡监测存在的问题是在边坡上埋设传感器，监测边坡的位移情况，在雨季，这种方法难以及时发现由于水毁引起的公路边坡灾害，且数据处理人员需要具备一定的专业知识。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、测控精度高且成本较低的。本专利技术的技术方案是这样实现的一种，其中该方法包括下述步骤(I)边坡三维重建，沿待监测边坡长度方向分布安装摄像机，使各预定的监测点同时处在两个摄像机的拍摄范围内；(2)边坡监控，根据两台摄像机拍摄的图像计算边坡上布设的监控点的空间坐标，得到监控点的空间坐标点集，定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况；(3)边坡灾害预报，将监控得到的边坡位移或滑动值与预设允许的临界值进行比较，根据预设规则进行处理。上述的中，步骤(I)所述的边坡三维重建，具体还包括以下步骤(a)根据两台摄像机拍摄的图像采用Tsai两步标定法构建三维环境，利用线性变换方法或透视投影变换矩阵求解摄像机参数，并计算世界坐标系相对于摄像机坐标系的正交旋转矩阵和平移矩阵；(b)从两台摄像机拍摄的图像中提取特征点，采用基于旋转和缩放不变量的变换模型和随机取样一致方法，对特征点进行对应匹配，实现了公路边坡三维重建。上述的中，步骤(2)所述的边坡监控，具体还包括以下步骤在得到监控点的空间坐标后，用三角网格或参数曲面或隐式曲面的方法重建立体边坡表面，然后再根据重建的立体边坡表面定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况。上述的中，步骤(3)所述根据预设规则进行处理具体为根据监测结果进行使用状态预测，当监控值低于临界值时，边坡处于安全状态；当接近临界值时，边坡处于临界状态，接近危险，需实时监控；当超过临界值时，边坡处于危险状态，需采取相应的应急措施。本专利技术采用上述方法后，通过双摄像机对监测点进行立体成像，获得公路边坡的真实场景，通过监测控制点的空间变化，计算公路边坡的位移或滑动情况，及时获取边坡灾害信息，并进行灾害预报。从而可以基本实现实时、可控的高精度监测，将各种危害在荫芽状态即得到解决，可有效地对边坡进行实时监测。附图说明下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。图I是本专利技术方法的流程图； 图2是本专利技术摄像机的布设示意图；图3 Ca)是本专利技术具体实施例内纸质棋盘格的原始状态示意图；图3 (b)是本专利技术具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之一；图3 (c)是本专利技术具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之二 ；图3 Cd)是本专利技术具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之三；图3 Ce)是本专利技术具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之四；图3 (f)是与图3 Ca)相对应的监控结构示意图；图3 (g)是与图3 (b)相对应的监控结构示意图；图3 (h)是与图3 (C)相对应的监控结构示意图；图3 (i)是与图3 Cd)相对应的监控结构示意图；图3 (j)是与图3(e)相对应的监控结构示意具体实施例方式参阅图I所示，本专利技术的，该方法包括下述步骤( I)边坡三维重建，具体步骤为(a)沿待监测边坡长度方向分布安装摄像机，使各预定的监测点同时处在两个摄像机的拍摄范围内；(b)根据两台摄像机拍摄的图像采用Tsai两步标定法构建三维环境，利用线性变换方法或透视投影变换矩阵求解摄像机参数作为初始值，并计算世界坐标系相对于摄像机坐标系的正交旋转矩阵和平移矩阵；(C)摄像机定期拍摄获得的多源图像，需进行数据的对应匹配处理，从图像中提取特征点，采用基于旋转和缩放不变量的变换模型和随机取样一致方法，对特征点进行对应匹配，实现了公路边坡三维重建。(2)边坡监控，主要就是根据立体成像原理，具体步骤为(a)根据两台摄像机拍摄的图像计算边坡上布设的监控点的空间坐标，得到监控点的空间坐标点集；(b)根据得到的监控点的空间坐标点集，用三角网格或参数曲面或隐式曲面的方法重建立体边坡表面；(c)定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况；(3)边坡灾害预报，具体步骤为(a)将监控得到的边坡位移或滑动值与允许的临界值进行比较。(b)进行使用状态预测，当监控值低于临界值时，边坡处于安全状态；当接近临界值时，边坡处于临界状态，接近危险，需实时监控；当超过临界值时，边坡处于危险状态，需采取相应的应急措施，以减少或防止边坡失稳带来的巨大损失。下面是关于边坡三维重建的有关算法 (I)正交旋转矩阵R和平移矩阵T为本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：（1）边坡三维重建，沿待监测边坡长度方向分布安装摄像机，使各预定的监测点同时处在两个摄像机的拍摄范围内；（2）边坡监控，根据两台摄像机拍摄的图像计算边坡上布设的监控点的空间坐标，得到监控点的空间坐标点集，定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况；（3）边坡灾害预报，将监控得到的边坡位移或滑动值与预设允许的临界值进行比较，根据预设规则进行处理。

【技术特征摘要】
1.基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法，其特征在于，该方法包括下述步骤 (1)边坡三维重建，沿待监测边坡长度方向分布安装摄像机，使各预定的监测点同时处在两个摄像机的拍摄沮围内； (2)边坡监控，根据两台摄像机拍摄的图像计算边坡上布设的监控点的空间坐标，得到监控点的空间坐标点集，定期计算相邻两个监控点的三维空间之间的欧式距离，监控坡面变化情况； (3)边坡灾害预报，将监控得到的边坡位移或滑动值与预设允许的临界值进行比较，根据预设规则进行处理。2.根据权利要求I所述的基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法，其特征在于，步骤(I)所述的边坡三维重建，具体还包括以下步骤 Ca)根据两台摄像机拍摄的图像采用Tsai两步标定法构建三维环境，利用线性变换方法或透视投影变换矩阵求解摄像机参数，并计算世界坐标系相对于摄像机坐标系的正交旋转矩阵和...

【专利技术属性】
技术研发人员：许薛军，罗广发，李林生，钟清文，单成林，赵俭辉，
申请(专利权)人：广东省公路管理局，
类型：发明
国别省市：