[发明专利]一种高精度的非接触式边坡危岩监测预警方法

说明书

本发明提供了一种高精度的非接触式边坡危岩监测预警方法，具体包括以下步骤：布设监测仪器；进行相机标定；启动测振模块,获取边坡危岩表面的速度时程；启动大尺度粒子图像测速模块，获取边坡危岩图像；计算模块根据速度时程和边坡危岩图像，计算边坡危岩的振动主导频率和位移变化速率；实时监测边坡危岩的振动主导频率和位移变化速率，当其达到预设阈值时，发出预警，并根据预警信息，调节大尺度粒子图像测速模块的拍摄频率；本方法基于大尺度粒子图像测速技术和激光测振技术，实现了对边坡危岩进行远程、无接触式、实时监测预警，优于传统的边坡危岩监测方法，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及边坡危岩监测预警技术领域，特别是指一种高精度的非接触式边坡危岩监测预警方法。

背景技术

我国是一个崩塌灾害频发的国家，每年由于危岩崩塌而造成的生命和财产损失十分巨大。边坡危岩的监测预警一直是防灾减灾工程中的研究热点和难点。边坡危岩监测预警的目的是为了及时发现并掌握危岩块体的位移运动状况，对边坡危岩的位移速度和方向以及危岩的稳定性等进行监测。研究一种有效、便捷的边坡危岩监测预警方法具有重要意义，关系到人民的生命和财产安全。

然而，现有的边坡危岩监测预警技术大多为接触式监测方法，存在监测仪器布设繁杂、布设过程危险性高、只能实现单点监测等缺陷。现有的一些非接触式边坡危岩监测方法虽克服了接触式方法的诸多不足，但仍存在测量精度较低、仪器设备昂贵等缺陷。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种高精度的非接触式边坡危岩监测预警方法，大尺度粒子图像测速技术是一种在粒子图像测速技术的基础上发展而来的，专门针对大尺度研究对象进行位移及速度测量的图像测速技术，本发明基于大尺度粒子图像测速技术和激光测振技术，实现了对边坡危岩进行远程、无接触式、实时监测预警，优于传统的边坡危岩监测方法，具有良好的应用前景。

一种高精度的非接触式边坡危岩监测预警方法，包括以下步骤：

布设监测仪器；

进行相机标定；

启动测振模块,获取边坡危岩表面的速度时程；

启动大尺度粒子图像测速模块，获取边坡危岩图像；

计算模块根据速度时程和边坡危岩图像，计算边坡危岩的振动主导频率和位移变化速率；

实时监测边坡危岩的振动主导频率和位移变化速率，当其达到预设阈值时，发出预警，并根据预警信息，调节大尺度粒子图像测速模块的拍摄频率。

进一步地，所述检测仪器包括大尺度粒子图像测速模块、测振模块、计算模块、信息传输模块和电源模块。

进一步地，将监测仪器布置于边坡危岩现场，使大尺度粒子图像测速模块中的相机能够正对边坡正面，通过调整相机的像素和焦距，使相机能够拍摄获取完整、清晰的边坡危岩图像。

进一步地，所述相机标定包括：将具有反光区域的相机标定板设置于边坡危岩表面，使用大尺度粒子图像测速模块中的相机拍摄获取标定图像。

进一步地，所述计算模块将危岩表面的速度时程进行快速傅里叶变换处理，得到边坡危岩振动的振动主导频率；计算模块将该时刻获取的边坡危岩图像与上一时刻获取的边坡危岩图像进行图像处理，计算得到边坡危岩的位移值、速度值、位移变化速率。

进一步地，所述图像处理包括：图像前处理、图像匹配、图像后处理以及根据相机标定结果进行坐标转换的处理过程。

进一步地，图像前处理过程使用灰度转换、高斯滤波降噪以及直方图均衡化算法进行处理；

灰度转换的算法公式如下式所示：

Grey＝0.299＊R+0.587＊G+0.114＊B