[发明专利]基于棋盘格标志法的边坡表面变形监测系统和方法

说明书

本发明提供的一种基于棋盘格标志法的边坡表面变形监测系统，包括棋盘格标志物，图像采集设备和监测平台；棋盘格标志物安放在边坡坡面作为监测点；图像采集设备安装在边坡对面，用于拍摄棋盘格标志物；监测平台包括图像处理模块和计算模块；图像处理模块用于进行图像分析，包括对棋盘格标志物图像进行角点检测，对角点图像坐标进行对应匹配完成边坡表面的三维重建，获取棋盘格标志物的深度图像，测算棋盘格标志物与图像采集设备的景深距离；计算模块用于计算，以图像采集设备拍摄的模板图像和监测图像的景深距离，算出棋盘格标志物相对于图像采集设备的位移值，完成对边坡表面变形的实时监测。

技术领域

本发明涉及边坡表面变形的监测技术领域，具体涉及一种基于棋盘格标志法的边坡表面变形监测系统和方法。

背景技术

目前，对边坡表面变形的监测，一般采用在边坡上埋置传感器，监测传感器的位移情况进而推算边坡表面的变形情况；或者采用基于卫星定位边坡监测点的空间坐标，监测空间坐标的变化来计算边坡表面的变形情况。但上述系统布设安装较为复杂，同时实施和运行维护成本较高。

现有一种基于计算机视觉的边坡变形监测设备和方法，使用棋盘格作为标志物，通过摄像机对棋盘格标志物拍照，然后使用图像处理技术还原棋盘格标志物的空间坐标，计算空间坐标的位移情况，进而监测边坡的变形情况。但现有技术中在进行图像处理时，对棋盘格标志物的角点检测一般是采用直线相交提取算法。这种算法在棋盘格标志物出现倾斜角度时，比如超过30度时，会出现无法检测到角点的问题；同时，当摄像头畸变系数较大时，直线将发生弯曲，引入较大误差，后续算法对该误差进行校准会采用大量的运算，对图像处理设备的硬件性能要求会提高，也会影响整个监测系统的运行效率和监测实时性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于棋盘格标志法的边坡表面变形监测系统和方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的一种基于棋盘格标志法的边坡表面变形监测系统，包括棋盘格标志物，图像采集设备和监测平台；棋盘格标志物安放在边坡坡面作为监测点；图像采集设备安装在边坡对面，用于拍摄棋盘格标志物的模板图像和监测图像，并将拍摄的模板图像和监测图像传输至监测平台；

监测平台包括图像处理模块和计算模块，图像采集设备与所述监测平台的图像处理模块相连接；图像处理模块用于进行图像分析，包括对棋盘格标志物图像进行角点检测获得角点图像坐标，对角点图像坐标进行对应匹配完成边坡表面的三维重建，获取棋盘格标志物的深度图像，测算棋盘格标志物与图像采集设备的景深距离；

计算模块用于分别计算图像采集设备拍摄的模板图像和监测图像的景深距离，并判断模板图像的景深距离与监测图像的景深距离是否变化，从而计算出棋盘格标志物相对于图像采集设备的位移变化值。

进一步的，图像处理模块获得棋盘格标志物上各像素点的深度信息，以各像素点深度信息的算数平均值作为景深距离。

进一步的，图像处理模块对棋盘格标志物用sobel算子进行边缘检测，记下边缘像素的坐标，在边缘像素处用改进后的SUSAN算子进行角点检测。

进一步的，改进SUSAN算子亚像素角点检测算法，还包括使用灰度平方重心法进行亚像素角点定位。

进一步的，图像采集设备使用立体视觉方式对边坡表面进行图像采集。

进一步的，立体视觉方式为双目视觉系统。

一种基于棋盘格标志法的边坡表面变形监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.对需要监测的边坡表面，选取危险点或潜在变形点，安放好棋盘格标志物作为监测点；

S2.在需要监测的边坡对面，沿待监测边坡的长度方向放置图像采集设备；