[发明专利]基于数字图像实时监测基坑开挖水平位移的方法

权利要求书

1.一种基于数字图像实时监测基坑开挖水平位移的方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1：提供一基坑开挖实时水平位移监测系统，包括中控计算机及与该中控计算机连接的安装在基坑附近的摄像机、云台、安装于所述云台上的激光灯；

S2：设整体坐标系，即相机坐标系为xyz，以云台为中心的坐标系为XYZ，云台绕X轴转动的角度记为                                                ，绕Z轴旋转的角度记为；

S3：打开激光灯，通过转动云台使激光灯指向各监测点，即标定点，记录下此时云台转角（），同时记录下各标定点在整体坐标系下的坐标（），即可得到整体坐标系下各标定点的坐标（）与云台转角（）之间的一一对应关系，并存入中控计算机中，其中i表示行坐标，j表示列坐标；

S4：通过整体标定后，当监测到目标监测点发生偏移时，即可通过该目标监测点在整体坐标系下的坐标（），获取云台转角（），进而通过中控计算机控制云台转动该转角（），打开激光灯即可照射至发生偏移的目标监测点处，进行报警。

2.根据权利要求1所述的基于数字图像实时监测基坑开挖水平位移的方法，其特征在于：所述步骤S4中，若监测到的发生偏移的目标检测点不是标定点时，需通过以下方式来控制云台的转动及激光灯报警，

S21：通过相机拍摄发生偏移的目标监测点P的图像，确定其在整体坐标系下的坐标（），并获取位于其四周的标定点的坐标（）、（）、（）、（）以及其所对应的云台转角（）、（）、（）、（）；

S22：由于目标监测点P不是标定点，按照其周围的四个点进行插值计算，具体计算公式如下：

                    （1）

                    （2）

其中：，，，，，；

将P点坐标（）与其周围的四个标定点坐标代入公式（1）和（2）即可以求解出参数，；

S23：由步骤S22，根据已知的四个标定点所对应的云台转角，即可通过下述公式计算处目标监测点P所对应的云台转角：

                    （3）

                    （4）

其中：，。

3.根据权利要求1所述的基于数字图像实时监测基坑开挖水平位移的方法，其特征在于：所述步骤S4中，目标监测点的偏移的判断是通过以下方式实现，

S31：在基坑的各监测点均设置一标志板，所述标志板包括存储有标志板信息的条形码及5个黑白标志，该5个黑白标志呈以其中一个为中心，另四个排布于该中心黑白标志的上、下、左、右；各标志板的条形码信息均存至所述中控计算机中；

S32：通过摄像机拍摄标志板图像，并由中控计算机读取标志板的条形码获取该标志板的信息，得出该标志板左、右两个黑白标志间的距离，上、下两个黑白标志间的距离；通过图像识别原理分别识别计算出该4个黑白标志及中心黑白标志的图像像素坐标，即左、右、上、下、中心；

S33：当目标监测点发生偏移时，标志板出现偏移，此时通过摄像机拍摄标志板图像，并通过图像识别原理计算得到此时中心黑白标志坐标，有下述公式：

              (7)

              (8)

通过上述式子，即可获取中心黑白标志在标志板内的水平和竖向位移；

S34：步骤S33获取的水平和竖向位移超过阈值后，即判断该目标监测点发生偏移。

4.根据权利要求3所述的基于数字图像实时监测基坑开挖水平位移的方法，其特征在于：所述中心黑白标志位方形黑白标志，排布于该中心黑白标志的上、下、左、右的黑白标志均为圆形黑白标志。