[发明专利]基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种边坡监控方法，更具体地说，尤其涉及一种基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、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。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法，其中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。

上述的基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法中，步骤（1）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。

上述的基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法中，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。

上述的基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法中，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。

本发明采用上述方法后，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发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明摄像机的布设示意图；

图3（a）是本发明具体实施例内纸质棋盘格的原始状态示意图；

图3（b）是本发明具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之一；

图3（c）是本发明具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之二；

图3（d）是本发明具体实施例内纸质棋盘格的形变过程之三；

图3（e）是本发明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（a）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（d）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图；

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的基于双摄像机成像技术的公路高危边坡监控方法，该方法包括下述步骤：

（1）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；