[发明专利]滑坡体位移和姿态远距离快速监测报警装置及方法

权利要求书

1.一种滑坡体位移和姿态远距离快速监测报警装置，是基于单数码相机的监测，包括便携式计算机、数码相机、声光报警装置、无线通讯模块、GPS定位模块、手持式激光测距仪，电源；其特征在于，便携式计算机与声光报警装置、无线通讯模块、GPS定位模块电性有线连接，或无线连接；便携式计算机内存有滑坡体目标监测报警软件；数码相机、手持式激光测距仪通过USB接口与便携式计算机可移除式电性连接；电源为各部件供电；

监测距离≥1000米；

数码相机的像素≥2000万。

2.如权利要求1所述的监测报警装置，其特征在于，所述电源为市用电源，或电池；用电池时，为各部件自身携带电池。

3.一种如权利要求1所述的监测报警装置的监测报警方法，对潜在滑坡体进行监测报警；其特征在于，包括步骤：

A)将监测报警装置的数码相机安放在距离潜在滑坡体≥1000米处；

B)使用滑坡体目标监测报警软件，设置监测的安全阈值和报警参数；对安装了长焦望远镜头的数码相机拍摄时间间隔、快门速度、影像分辨率、对焦方式、拍摄模式进行设置；

C)手动选择待监测滑坡体目标，或者设定由监测装置自动选择滑坡体目标；以监测图像的像主点为原点建立像方坐标系；

D)通过GPS定位模块对监测报警装置进行定位，使用手持式激光测距仪测量滑坡体与监测报警装置之间的距离和方向，利用这两个距离和方向信息对远距离滑坡体目标进行定位；

E)数码相机在无人值守情况下自动拍摄远距离滑坡体目标影像，并将拍摄的影像自动传输到便携式计算机上，影像处理程序自动提取出影像中滑坡体目标的特征，并通过“基于图像局部组合特征向量集”的特征匹配方法，对不同时刻拍摄的滑坡体目标影像进行特征匹配和目标识别；

F)在以监测图像的像主点为原点建立的像方三维坐标系中，分别将上一时刻和当前时刻获取的监测图像中滑坡体上的特征点依次首尾相连，连接成特征矢量集，将上一时刻和当前时刻的滑坡体特征矢量集相减，建立描述该滑坡体在不同时刻发生运动和变化的“滑坡体目标运动矢量模型”，建立运动矢量模型参数方程组，通过迭代方法解算出滑坡体目标在不同时刻的位移和姿态参数；

G)利用手持式激光测距仪获得的滑坡体与本监测报警装置的相对距离信息，将滑坡体的位移和姿态参数从像方三维坐标系[x y z]转换到WGS84(G873)世界大地坐标系[X Y Z]，从而解算出滑坡体目标在WGS84(G873)世界大地坐标系下发生平移和旋转的绝对值；

H)根据步骤B)中设定的安全阈值和报警参数，判断是否需要进行声光报警；

I)持续进行滑坡体监测和报警，直至收到停止监测命令为止。

4.如权利要求3所述的监测报警方法，其特征在于，所述潜在滑坡体，为岩石边坡、土体边坡、危岩或滚石。

5.如权利要求3所述的监测报警方法，其特征在于，所述B)步中滑坡体目标监测报警软件，包括：A)采用局部组合特征向量集作为滑坡体目标特征，在特征识别过程中对特征向量进行归一化比较，因此该方法对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性，对视角变化、仿射变换、噪声保持稳定性；B)将图像的局部特征向量组合在一起构成特征向量集，这种特征组合的方式独特性好，信息量丰富，适用于在多目标海量特征数据中进行快速、准确的匹配；C)提取大量的图像局部细节作为特征向量，因此即使少数的几个被监测目标也能产生大量组合特征向量集，计算出的组合特征向量集的数量满足特征匹配，以及位移姿态参数方程的解算需要；D)通过局部组合特征向量集方法，避免了特征识别中的多义性，提高了特征匹配速度，经优化的组合特征向量集匹配算法达到实时的要求。

6.如权利要求3所述的监测报警方法，其特征在于，所述D)步，当测定了滑坡体目标与监测报警装置之间的距离，或者滑坡体目标大小已知的情况下，以监测图像的像主点为原点建立的像方三维坐标系中滑坡体像素坐标x、y、z，转换到WGS84(G873)世界大地坐标系下滑坡体的绝对坐标X、Y、Z。