[发明专利]智能视觉的三维地质滑动崩塌实时监测系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质监测技术领域，特别与一种智能视觉的三维地质滑动崩塌实时监测系统及其方法有关。

背景技术

近10年是新中国成立以来自然灾害最为严重的时期之一，汶川特大地震、玉树强烈地震、舟曲特大山洪泥石流等重大灾害接连发生，严重洪涝、干旱和地质灾害以及台风等灾害多发并发，给经济社会发展带来严重影响。尤为今年8月份，陕西山阳特大山体滑坡造成几十人失踪和重大财产损失，悲剧触目惊心。

世界银行评估全球有一半人口暴露在天然灾害的威胁下，而我国也是世界上最容易受到天灾的国家之一。特别是跟福建地理风貌极为相似的多个省区，地形多山多丘陵，且地质条件特殊，如果发生台风、暴雨与地震，容易导致土质松动和裸露地崩塌等现象。例如2006年的“桑美”、2009年的“莫拉克”和2013年的“天兔”台风挟带巨大雨量侵袭我国东部多个省份，引发了山崩、地质滑动和泥石流等严重灾害。还有一些地方由于地震遗存、山地形势陡峭、河流陡急等因素，每逢台风季节所带来的集中性暴雨，常引发大规模落石、泥石流或地质滑动等边坡崩塌灾害，造成房屋及桥梁毁损、道路中断，人员伤亡并使救灾受阻等，严重危害人民生命财产安全、地区交通运输及产业经济的发展。

近几年，由于国家大规模道路交通运输等基础设施建设，如高速公路、高速铁路、工业民用建筑等的建设，土木工程和大地工程大多集中在山坡地的开发，形成的住宅区和交通线路系统，往往以贯穿山坡地为主要形式，这种形式在福建很多城市和县城尤为常见。然而国内的公路、铁路系统，大型工业民用建筑、矿区，不论是山区或是丘陵地都经常会发生边坡滑动、塌方落石和泥石流等问题。为了解决这些问题，多半使用补强方式在房屋或道路边坡构筑混凝土护墙、拦石栅栏、派遣专员等，这种方式传统落后，危险性高，因此本发明人着眼于次，经过理论和实地的验证，设计出一种智能视觉的三维地质滑动崩塌实时监测系统及其方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供智能视觉的三维地质滑动崩塌实时监测系统及其方法，本系统中只需单一摄像头模块及三个成直角的LED标定点，不需要图像识别，只需前后所得到图像做比对，即可推算三维地质滑动位移量，极大简化运算复杂度，所以不必使用高速微机或 DSP芯片，系统架构简单，成本和耗电量低。配合太阳能供电和无线网络传输，可提供远端处理、预判和监测警示，形成一个全自动、全天候的长期自动化地质滑动崩塌监测系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

智能视觉的三维地质滑动崩塌实时监测系统，在监测区设置可发光的标定板做远距离投射，在稳定场点架设带有MCU模块的摄像机，摄像机完成远距离投射三个光点的图像提取，监测到三点的位移变化，经由MCU运算后，由RS485与Zigbee传输接口将监测结果回传至远程终端。

所述的远程终端系统接收并存取监测端点的数据，再将这些数据由网络上传至网页实时查询接口。

所述的标定板发光源采用LED灯。

所述的一块标定板上设置9个LED灯，以3列3行方式布设。

智能视觉的三维地质滑动崩塌实时监测方法，通过稳定场点架设的摄像机提取监测区标定板上的三个光点图形数据，经过MCU运算后，三个光点位移数据由RS485与Zigbee传输接口将监测结果回传至远程终端。

所述的MCU运算方式采用直角三点标定法，在标定板上布设多个亮点，多个亮点形成不少于两个直角三角形。

所述的直角三点标定法中，利用三点形成的世界坐标系，直角顶点为世界坐标的原点，三点在世界坐标的位置分别为A(0,0,0)、 B(X_wb,0,0)、C(0,Y_wc,0)。令a、b、c为A、B、C三点的图像，它们在图像坐标的位置分别为：(x_a0,y_a0)、(x_b0,y_b0)、(x_c0,y_c0)，依针孔成像理论，假设在成像面上a点不动，b与c沿光线分别移动至b₁和c₁，Z_c方向的移动量分别为：z_b1和z_c1，使ab₁与ac₁分别平行AB与AC，所以△ab₁c₁与△ABC相似且平行，则b₁和c₁的图像坐标为：