[发明专利]基于相似度判定准则的边坡微变形监测方法及监测系统

说明书

技术领域

本发明属于微变监测技术领域，尤其是涉及一种基于相似度判定准则的边坡微变形监测方法及监测系统。

背景技术

边坡表面微变形的监测及实时报警至关重要，如露天煤矿边坡表面微变形进行监测的微变监测及实时报警关乎到矿工生命安全的大事。实际对边坡表面微变形进行监测时，主要是对因沉降产生的岩体裂变进行监测。目前，用于检测边坡表面微变形的仪器或方法有：全站仪、收敛仪、光纤传感技术等，上述检测技术各具优势，但也均不同程度地存在缺陷和不足，如：采用光纤传感技术进行边坡微变形检测时，将光纤植入到边坡内部是非常困难的，而且检测的灵敏性需根据边坡属性进行建模分析；采用全站仪与收敛仪进行边坡微变形检测时，测量前做大量工作，包括设置观测点，架设棱镜设备等，并且在测量过程中每次只能对一个观测点的三维数据进行采集，需要逐点采集边坡表面到仪器的距离，对一面不平整的边坡数据采集时工作量较大，需花费很长时间，而且很难做到实时、智能监测。

近年来，图像处理技术与3D重建技术取得了快速发展。在图像处理领域，经验模态分解(EMD)方法是一种具有自适应时频分辨能力的信号分析方法，而二维经验模态分解(BEMD)方法是经验模态分解(EMD)方法的进一步推广，且其是一种不依赖于基函数的数据驱动的自适应方法，近几年二维经验模态分解(BEMD)方法也广泛用于图像多尺度分析。

由于光学测量方法具有非接触、精度高等优点，因此其被广泛应用于三维测量领域。在三维测量领域，动态、实时的三维测量是研究的难点。目前，被广泛应用的光学三维测量方法有结构光投影法、立体视觉法、激 光扫描法、激光干涉法、飞行时间法等。其中，激光扫描法由于耗时较长，一般难以用于动态物体扫描；激光干涉法和共聚焦法对环境要求苛刻，设备复杂昂贵，一般用于特定行业的精密测量；而适用于动态实时监测的3D测量方法，主要有ToF、全息成像法、结构光法和立体视觉法几类。

针对现有边坡微变形监测方法存在的缺陷和不足，如能将3D重建方法与图像处理方法相结合，应用于边坡微变形监测，便能有效解决现有边坡微变形监测方法及对应的监测设备存在的监测难度大、费工费时、不能实现实时监测、监测效果较差等问题。另外，现有边坡微变形监测方法及对应的监测设备还存在监测结果不准确的缺陷，如边坡上一块岩石因松动而掉落时，因此时边坡表面并未出现微变形，若此时进行报警则很有可能产生虚警。

综上，现如今缺少一种设计合理、实现方便且使用效果好的基于相似度判定准则的边坡微变形监测方法及监测系统，能对边坡微变形进行简便、实时、准确监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于相似度判定准则的边坡微变形监测方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能对边坡微变形进行简便、实时、准确监测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于相似度判定准则的边坡微变形监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、图像采集及同步上传：采用图像采集设备且按照预先设定的采样频率f，对监测区域的边坡表面图像进行采集，并将各采样时刻所采集的边坡表面图像同步传送至图像处理设备；

所述监测区域为边坡坡面上需进行微变形监测的区域，所监测区域划分为K个待分析区域，K个所述待分析区域均为正方形且其大小均相同；其中，K为正整数且K≥2；所述边坡表面图像由K个区域图像组成，K个 所述区域图像分别为K个所述待分析区域的图像；

所述图像采集设备的采样时刻，记作t_h，t_h＝t₁+(h-1)×Δt；其中，h为正整数且h＝1、2、3、…，t₁为所述图像采集设备的初始采样时刻，Δt为所述图像采集设备前后相邻两次采样的时间间隔且Δt＝1/f；

步骤二、图像接收及同步处理：所述图像处理设备接收到图像采集设备各采样时刻所采集的边坡表面图像后，对所接收的边坡表面图像同步进行处理，过程如下：

步骤201、初始采样时刻采集的边坡表面图像处理：采用图像处理设备对初始采样时刻图像采集设备采集的边坡表面图像进行处理，包括以下步骤：

步骤2011、边坡表面图像存储：对当前接收到的边坡表面图像进行存储，并对该边坡表面图像的采样时刻t₁进行记录；