[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

摘要

本发明公开了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，其监测方法包括步骤一、图像采集及同步上传对监测区域的边坡表面图像进行采集并上传；监测区域分为K个待分析区域；二、图像接收及同步处理对所接收的边坡表面图像同步进行处理，过程如下201、初始采样时刻采集的边坡表面图像处理，计算出该时刻边坡表面图像的相似度；202、下一个采样时刻采集的边坡表面图像处理，计算出该时刻边坡表面图像的相似度；203、微变形发生判断；其监测系统包括K个数字投影仪、K个图像摄取设备、图像采集设备和图像处理设备。本发明设计合理、实现方便且使用效果好，能对边坡微变形进行简便、实时、准确监测。

主权项

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(2)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(1)；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th，th＝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(1)接收到图像采集设备(2)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(1)对初始采样时刻图像采集设备(2)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；步骤2012、高程信息获取：调用图像处理模块对步骤2011中接收的边坡表面图像进行处理，获得所述边坡表面图像上各像素点的高程数据，且所获得的所述边坡表面图像上各像素点的高程数据为t1时刻所述监测区域的高程信息；所述监测区域的高程信息包括K个所述待分析区域的高程信息，每个所述待分析区域的高程信息均包括该待分析区域的区域图像上各像素点的高程数据；t1时刻所述监测区域的高程信息包括t1时刻K个所述待分析区域的高程信息；其中，t1时刻编号为k的待分析区域的高程信息，记作Xk(t1)；k为所述待分析区域的编号，k为正整数且k＝1、2、…、K；步骤2013、高程信息存储：对步骤2012中所获得的t1时刻K个所述待分析区域的高程信息，进行同步存储；步骤2014、相似度计算：根据公式(1)，计算得出t1时刻所述监测区域的图像相似度X1,2…K(t1)，其中X1,2…K(t1)∈(0,1]；式(1)中，xk(t1)为t1时刻编号为k的待分析区域的高程平均值；步骤202、下一个采样时刻采集的边坡表面图像处理：采用图像处理设备(1)对下一个采样时刻图像采集设备(2)采集的边坡表面图像进行处理，包括以下步骤：步骤2021、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间tD进行记录；其中，D为正整数且D≥2；步骤2022、高程信息获取：按照步骤2012中所述的方法，获取tD时刻所述监测区域的高程信息；tD时刻所述监测区域的高程信息包括tD时刻K个所述待分析区域的高程信息；其中，tD时刻编号为k的待分析区域的高程信息，记作Xk(tD)；步骤2023、高程信息存储：对步骤2022中所获得的tD时刻K个所述待分析区域的高程信息，进行同步存储；步骤2024、相似度计算：根据公式(2)，计算得出tD时刻所述监测区域的图像相似度X1,2…K(tD)，其中X1,2…K(tD)∈(0,1]；式(2)中，xk(tD)为tD时刻编号为k的待分析区域的高程平均值；步骤203、微变形发生判断：将步骤2024中计算得出的tD时刻所述监测区域的图像相似度X1,2…K(tD)，分别与tD时刻之前各时刻所述监测区域的图像相似度进行比较：当X1,2…K(tD)与tD时刻之前各时刻所述监测区域的图像相似度之间的差值均不大于ε时，说明从t1时刻至tD时刻所述监测区域未发生微变形，之后返回步骤202，对下一个采样时刻采集的边坡表面图像进行处理；否则，说明tD时刻所述监测区域发生微变形，所述图像处理设备(1)控制报警单元(5)进行报警，并对发生微变形的tD时刻进行记录；其中，ε为预先设定的微变形报警阈值且ε＝0.01～0.1。