專利名稱：基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、攝影測(cè)量和嵌入式研究范疇，主要技術(shù)領(lǐng)域涉及立體視覺(jué)測(cè)量、標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別和無(wú)線傳輸。
背景技術(shù)：
山體滑坡是山區(qū)和鐵路、公路沿線最常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一，它嚴(yán)重威脅人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，破壞工程設(shè)施，影響正常的生產(chǎn)和生活，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。傳統(tǒng)滑坡監(jiān)測(cè)主要是在現(xiàn)場(chǎng)布置固定傳感器或儀表后，通過(guò)匯總?cè)斯ざ〞r(shí)讀取數(shù)據(jù)來(lái)得到滑坡的安全狀況。數(shù)據(jù)匯總后滑坡可能已經(jīng)發(fā)生破壞，因此不可能及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)滑坡?tīng)顩r進(jìn)行預(yù)測(cè)，其最大弊端是難于及時(shí)甚至無(wú)法捕捉到滑坡臨近失穩(wěn)前的最寶貴信息。若安排工作人員晝夜值守，不僅浪費(fèi)人力、物力，而且值守人員的生命安全得不到保障。
近年來(lái)，隨著新技術(shù)的發(fā)展，一些新的方法不斷應(yīng)用于山體滑坡的監(jiān)測(cè)中。黃春林等人[if##,李永倩，楊志，李成賓.BOTDR技術(shù)在 體滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].工程抗震與加固改造，2009, 31(6): 7汾-7如]將布里淵散射的BOTDR分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于山體滑坡監(jiān)測(cè)，并提出了結(jié)合TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)立體遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法。該方法具有抗電磁干擾、長(zhǎng)距離檢測(cè)、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，不足之處在于傳感光纖的鋪設(shè)比較困難，而且滑坡監(jiān)測(cè)是以電纜變形為前提，若電纜未產(chǎn)生變形破壞，就很難監(jiān)測(cè)滑坡的位移。段建華等K V段建華，田豐· InSAR在山體滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010，26(2-1): 22-24Λ將合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量法(InSAR)應(yīng)用于山體滑坡監(jiān)測(cè)。這種方法在一些具有特定特征的地方應(yīng)用非常成功，比如有足夠的散射體，坡度比較緩，植被變化比較慢等的地方。邱健壯等人[摩懲/太孫克強(qiáng)，趙立中.GPS監(jiān)測(cè)山體滑坡方法的研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39 (4): 577-582]采用GPS技術(shù)對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)跟蹤GPS衛(wèi)星連續(xù)不斷地傳送到全球的電磁波，系統(tǒng)可獲取經(jīng)度、緯度及三維坐標(biāo)。GPS法以坐標(biāo)、距離和角度為基礎(chǔ)，用新值與初始坐標(biāo)之差反映目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)變形的目的，存在的問(wèn)題是在高山地區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)易被遮擋，多路徑效應(yīng)較為嚴(yán)重，對(duì)測(cè)量有一定影響，另外接收機(jī)的價(jià)格較貴，妨礙其推廣應(yīng)用。方億峰等人V方億峰.GPS與InSAR結(jié)合技術(shù)在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].礦山測(cè)量，2010，々入·妨-52]將GPS與InSAR結(jié)合應(yīng)用在滑坡監(jiān)測(cè)中，能夠同時(shí)提高監(jiān)測(cè)在空間域與時(shí)間域的分辨率。周溢德等人[廣溢籍.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鐵道通信信號(hào)，2011，47(4): 洲]將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于山體滑坡監(jiān)測(cè)中，設(shè)計(jì)了一種針對(duì)朔黃鐵路山區(qū)沿線山體滑坡的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，并進(jìn)行了原型系統(tǒng)試驗(yàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)和有線監(jiān)測(cè)方法，該系統(tǒng)具有部署快速、節(jié)省人力等優(yōu)勢(shì)，但也存在布設(shè)的傳感器供電與維護(hù)困難的問(wèn)題以及傳感器易受雨水和動(dòng)物等地影響。陳鐵軍等人[嚴(yán)鋝孝；陳華方，胡揚(yáng)超.基于CC2480的山體滑坡檢測(cè)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，必i幻將地質(zhì)學(xué)的基于Verhulst模型的位移預(yù)報(bào)模型融入CC2480的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)，使之不但能檢測(cè)山體狀況，更能對(duì)山體狀況做出預(yù)估，并且提出了在居民區(qū)構(gòu)建報(bào)警裝置的方案。趙國(guó)梁等人I趙國(guó)梁，岳建利，余學(xué)義，趙兵朝,張惠軍.三維激光掃描儀在西部礦區(qū)采動(dòng)滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J]·礦山測(cè)量，2009，βλ·匆U]將激光掃描儀應(yīng)用于滑坡監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)激光掃描儀量測(cè)數(shù)據(jù)和水準(zhǔn)儀以及全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比，能夠反映出礦區(qū)地表移動(dòng)變形的特殊規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡的預(yù)測(cè)。然而激光掃描儀價(jià)格昂貴，一般用于滑坡后測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)滑坡監(jiān)測(cè)方法和現(xiàn)代監(jiān)測(cè)方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明給出了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)方法。該方法簡(jiǎn)單便捷，準(zhǔn)確性好，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)山體的形變，為滑坡做出預(yù)警。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)該監(jiān)測(cè)方法包括標(biāo)志點(diǎn)、圖像采集模塊、圖像處理模塊、GPRS傳輸模塊、監(jiān)控中心，圖像采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)標(biāo)志點(diǎn)，圖像采集模塊連接圖像處理模塊，圖像處理模塊連接GPRS傳輸模塊， GPRS傳輸模塊無(wú)線連接監(jiān)控中心，其特征是首先通過(guò)圖像采集模塊對(duì)所布設(shè)標(biāo)志點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行圖像信息的采集，然后在圖像處理模塊中進(jìn)行圖像分析，包括圖像預(yù)處理、標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)另O，山體滑坡位移判斷；如果判斷為發(fā)生滑坡，則通過(guò)GPRS傳輸模塊將位移信息傳回監(jiān)控中心，并在監(jiān)控中心發(fā)出警報(bào)，加快圖像采集模塊的采集頻率，通過(guò)GPRS傳輸模塊將采集的現(xiàn)場(chǎng)圖片傳回監(jiān)控中心，并顯示在監(jiān)控中心的顯示模塊上；若山體滑坡位移判斷為安全，則繼續(xù)等待采集信息。所述標(biāo)志點(diǎn)的形狀設(shè)計(jì)成圓形，圓形標(biāo)志點(diǎn)形狀簡(jiǎn)單，而且圓形標(biāo)志經(jīng)透鏡成像后為橢圓。橢圓的識(shí)別和提取過(guò)程簡(jiǎn)單，并且橢圓的幾何特性使其易于定位。標(biāo)志點(diǎn)表面采用紅色回光反射材料制作，回光反射材料的反射系數(shù)很高，在同等光源的照射下，其反射亮度較普通的材料高，而且紅色易于識(shí)別。采用立體視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行信息采集，立體視覺(jué)系統(tǒng)采用兩臺(tái)USB接口的工業(yè)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的采集，初始化采集頻率為
O所述立體視覺(jué)系統(tǒng)采用雙目攝像機(jī)構(gòu)建立體視覺(jué)系統(tǒng),具體包括
1)攝像機(jī)標(biāo)定采用張正友的棋盤(pán)格標(biāo)定法，分別對(duì)左右兩臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，求取攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣，畸變向量；
2)立體視覺(jué)標(biāo)定根據(jù)立體視覺(jué)成像原理，由攝像機(jī)標(biāo)定方法計(jì)算兩臺(tái)攝像機(jī)之間的空間位置關(guān)系，通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)在左右攝像機(jī)的成像平面上所成像的視差值計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的深度信息；
3)立體校正兩臺(tái)攝像機(jī)平行向前放置，當(dāng)兩個(gè)像平面是完全行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算立體視差是最簡(jiǎn)單的；但由于兩臺(tái)攝像機(jī)幾乎不可能有準(zhǔn)確的共面和行對(duì)準(zhǔn)的成像平面，完美的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在真實(shí)的立體系統(tǒng)中幾乎不存在，所以在這里使用兩臺(tái)標(biāo)定攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)對(duì)左右攝像機(jī)所成的像進(jìn)行重投影，使其重投影后的圖像實(shí)現(xiàn)行對(duì)準(zhǔn)。所述圖像預(yù)處理主要包括圖像的去噪，平滑和濾波。所述標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別兩步實(shí)現(xiàn)標(biāo)志點(diǎn)的精確定位,首先進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)的粗定位,初步確標(biāo)定志點(diǎn)的位置，然后采取精確定位，求取標(biāo)志點(diǎn)的坐標(biāo)；標(biāo)志點(diǎn)粗定位這里標(biāo)志點(diǎn)的粗定位主要包括RGB彩色圖像到HSI彩色空間的轉(zhuǎn)換、HSI顏色空間分割、HSI空間圖像二值化、輪廓提取、采用形狀準(zhǔn)則去除干擾區(qū)域，這里的形狀準(zhǔn)則主要有周長(zhǎng)，面積和橢圓度，最后對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行查全和查準(zhǔn)，以確保識(shí)別標(biāo)志點(diǎn)的準(zhǔn)確性；標(biāo)志點(diǎn)的精確定位標(biāo)志點(diǎn)的精確定位主要是在標(biāo)志點(diǎn)粗定位的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行快速的精確定位，在粗定位識(shí)別的標(biāo)志點(diǎn)大體位置的基礎(chǔ)上，對(duì)粗定位中識(shí)別的標(biāo)志點(diǎn)設(shè)置感興趣區(qū)域，直接對(duì)圖像感興趣區(qū)域進(jìn)行HSI空間轉(zhuǎn)換，采用周長(zhǎng)、面積和橢圓度三個(gè)形狀準(zhǔn)則進(jìn)行約束，去除干擾因素。最后進(jìn)行橢圓擬合，求取標(biāo)志點(diǎn)的幾何形心坐標(biāo)。山體滑坡判斷通過(guò)設(shè)定兩個(gè)閾值和Γ 實(shí)現(xiàn)對(duì)是否產(chǎn)生滑坡危險(xiǎn)的判斷，避免了在単閾值情況下由于干擾因素引起的誤判等情況。所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的圖像傳輸前預(yù)處理 ，圖像的縮放，目的在于減小數(shù)據(jù)傳輸量，保證信息有效傳輸。所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的信息無(wú)線傳輸?shù)姆椒?，采用GPRS模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，突破傳統(tǒng)有線傳輸受地域和布線等缺陷的控制，提供一種相對(duì)廉價(jià)和可靠的方案。 所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的數(shù)據(jù)保存和信息實(shí)時(shí)顯示方法，能夠保存近期大量的信息，可以隨時(shí)調(diào)用出來(lái)進(jìn)行查看，而且山體滑坡時(shí)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，效果更加真實(shí)。監(jiān)控中心可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定，方便快捷。本發(fā)明可用于山體滑坡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，用于捕捉山體失穩(wěn)前的寶貴信息，該方法布設(shè)簡(jiǎn)單，方便快捷。


圖I為本發(fā)明方法的模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體的實(shí)施對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述。工作過(guò)程結(jié)合附圖I說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程。首先通過(guò)圖像采集模塊2對(duì)所布設(shè)標(biāo)志點(diǎn)區(qū)域I進(jìn)行圖像信息的采集，然后在圖像處理模塊3中進(jìn)行圖像分析，包括圖像預(yù)處理、標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別，山體滑坡位移判斷；如果判斷為發(fā)生滑坡，則通過(guò)GPRS傳輸模塊4將位移信息傳回監(jiān)控中心7，并在監(jiān)控中心7發(fā)出警報(bào)，加快圖像采集模塊2的采集頻率，通過(guò)GPRS傳輸模塊4將采集的現(xiàn)場(chǎng)圖片傳回監(jiān)控中心7，并顯示在監(jiān)控中心的顯示模塊6上；若山體滑坡位移判斷為安全，則繼續(xù)等待采集信息，監(jiān)控中心7的控制模塊5控制整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程上。
具體實(shí)施方式
步驟一基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的組成部分主要有
(1)標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)由反光板和反光膜組成；
(2)標(biāo)志點(diǎn)支架，反光標(biāo)志點(diǎn)支架由鋼結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。反光標(biāo)志點(diǎn)支架的作用是支撐反光標(biāo)志點(diǎn)；
(3)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，采用兩臺(tái)普通數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝監(jiān)測(cè)區(qū)域圖像，作為山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的信息源。調(diào)試完畢后，兩臺(tái)攝像機(jī)的基線固定、光軸固定；(4)光源，光源采用閃光光源，當(dāng)環(huán)境光亮度不夠時(shí)，與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝同步給出閃
光;
(5)攝像機(jī)支架，攝像機(jī)支架由鋼結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝；
(6)電源，需要給數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、光源和節(jié)點(diǎn)控制箱供電。(7)節(jié)點(diǎn)控制箱，節(jié)點(diǎn)控制箱由攝像機(jī)控制電路、閃光控制電路、圖像處理模塊、信息存儲(chǔ)模塊、GPRS傳輸模塊組成；
(8)監(jiān)控中心，監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、存儲(chǔ)器、報(bào)警裝置、被監(jiān)測(cè)場(chǎng)景顯示裝置、信息管理與分發(fā)軟件等組成。
具體實(shí)施方式
步驟二 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法中雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)的搭建方式，有以下幾個(gè)方面
(1)將兩臺(tái)攝像機(jī)固定，盡量保持前向平行放置；
(2)分別對(duì)左右攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，求取攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣和畸變向量；
(3)立體標(biāo)定，求取左右攝像機(jī)之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
具體實(shí)施方式
步驟三基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的標(biāo)志點(diǎn)的粗定位方法如下
(1)讀入采集的RGB圖像，將其轉(zhuǎn)換為HSI顏色空間；
(2)對(duì)標(biāo)志點(diǎn)顏色進(jìn)行分割，并將圖像二值化；
(3)提取二值圖像中的目標(biāo)輪廓，并采用形狀準(zhǔn)則去除干擾區(qū)域；
(4)標(biāo)志點(diǎn)的查全和查準(zhǔn)；
(5)標(biāo)志點(diǎn)位置信息保存。
具體實(shí)施方式
步驟四基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的標(biāo)志點(diǎn)的精確定位方法如下
(1)對(duì)標(biāo)志點(diǎn)粗定位確定的標(biāo)志點(diǎn)位置設(shè)置為感興趣區(qū)域；
(2)對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行HSI顏色分割，并進(jìn)行二值化；
(3)提取目標(biāo)輪廓并對(duì)得到的輪廓進(jìn)行橢圓擬合；
(4)采用形狀準(zhǔn)則去除干擾區(qū)域；
(5)通過(guò)橢圓擬合后的橢圓得到中心點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)附圖I所示的模塊結(jié)構(gòu)圖，本設(shè)計(jì)構(gòu)造方法包括在待監(jiān)測(cè)的山體布設(shè)標(biāo)志點(diǎn)，并且通過(guò)圖像采集模塊采集信息，然后由圖像處理模塊對(duì)采集的信息進(jìn)行處理和分析和判斷，將處理的結(jié)果通過(guò)GPRS傳輸模塊傳回監(jiān)控中心，最后在監(jiān)控中心進(jìn)行信息的發(fā)布與顯不。一個(gè)圖像米集模塊、一個(gè)圖像處理模塊、一個(gè)GPRS傳輸模塊構(gòu)成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)山體的監(jiān)測(cè)。采用基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法其各模塊工作原理具體包括
I、對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域所設(shè)標(biāo)志點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法 標(biāo)志點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則
I)特征簡(jiǎn)單、易于識(shí)別
為了減少圖像處理的復(fù)雜度，提高識(shí)別準(zhǔn)確率和減少處理時(shí)間，標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)盡量做到特征簡(jiǎn)單，最好是由適合用圖像處理進(jìn)行識(shí)別的基本幾何元素構(gòu)成。
2)尺寸適當(dāng)
標(biāo)志點(diǎn)的尺寸過(guò)小，成像面積小，容易丟失位置信息，不利于信息的識(shí)別；尺寸過(guò)大可能導(dǎo)致中心點(diǎn)計(jì)算誤差過(guò)大。3)易于從背景中分離
圖像處理的對(duì)象標(biāo)志點(diǎn)所成的像，所以處理時(shí)首先要將整幅圖像的背景過(guò)濾掉。標(biāo)志點(diǎn)的成像應(yīng)該與背景有較大的差別，以利于從背景中分離。2、圖像采集模塊主要包括攝像機(jī)的選取，攝像機(jī)的布置和鏈接。本方法采用兩臺(tái)工業(yè)攝像機(jī)，攝像機(jī)應(yīng)盡量成平行向前放置。攝像機(jī)由工控板通過(guò)USB接口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)。2. I、攝像機(jī)的成像模型
空間中任何一點(diǎn)P在圖像上的成像位置可以用針孔模型近似表示，將空間點(diǎn)P(x: V, Z)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(X: .}，z..)變換為圖像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(*4分的過(guò)程可分解為下述的4步變換
(I)三維空間剛體變換將世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值變換為攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值咖下
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)該監(jiān)測(cè)方法包括標(biāo)志點(diǎn)、圖像采集模塊、圖像處理模塊、GPRS傳輸模塊、監(jiān)控中心，圖像采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)標(biāo)志點(diǎn)，圖像采集模塊連接圖像處理模塊，圖像處理模塊連接GPRS傳輸模塊，GPRS傳輸模塊無(wú)線連接監(jiān)控中心，其特征是首先通過(guò)圖像采集模塊對(duì)所布設(shè)標(biāo)志點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行圖像信息的采集，然后在圖像處理模塊中進(jìn)行圖像分析，包括圖像預(yù)處理、標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別，山體滑坡位移判斷；如果判斷為發(fā)生滑坡，則通過(guò)GPRS傳輸模塊將位移信息傳回監(jiān)控中心，并在監(jiān)控中心發(fā)出警報(bào)，加快圖像采集模塊的采集頻率，通過(guò)GPRS傳輸模塊將采集的現(xiàn)場(chǎng)圖片傳回監(jiān)控中心，并顯示在監(jiān)控中心的顯示模塊上；若山體滑坡位移判斷為安全，則繼續(xù)等待采集信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述標(biāo)志點(diǎn)的形狀設(shè)計(jì)成圓形，標(biāo)志點(diǎn)表面采用紅色回光反射材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是采用立體視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行信息采集，立體視覺(jué)系統(tǒng)采用兩臺(tái)USB接口的工業(yè)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的采集，初始化采集頻率為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述立體視覺(jué)系統(tǒng)采用雙目攝像機(jī)構(gòu)建立體視覺(jué)系統(tǒng)，具體包括 1)攝像機(jī)標(biāo)定采用張正友的棋盤(pán)格標(biāo)定法，分別對(duì)左右兩臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，求取攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣，畸變向量； 2)立體視覺(jué)標(biāo)定根據(jù)立體視覺(jué)成像原理，由攝像機(jī)標(biāo)定方法計(jì)算兩臺(tái)攝像機(jī)之間的空間位置關(guān)系，通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)在左右攝像機(jī)的成像平面上所成像的視差值計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的深度信息； 3)立體校正兩臺(tái)攝像機(jī)平行向前放置，當(dāng)兩個(gè)像平面是完全行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算立體視差是最簡(jiǎn)單的；但由于兩臺(tái)攝像機(jī)幾乎不可能有準(zhǔn)確的共面和行對(duì)準(zhǔn)的成像平面，完美的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在真實(shí)的立體系統(tǒng)中幾乎不存在，所以在這里使用兩臺(tái)標(biāo)定攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)對(duì)左右攝像機(jī)所成的像進(jìn)行重投影，使其重投影后的圖像實(shí)現(xiàn)行對(duì)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述圖像預(yù)處理主要包括圖像的去噪，平滑和濾波。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別兩步實(shí)現(xiàn)標(biāo)志點(diǎn)的精確定位，首先進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)的粗定位，初步確標(biāo)定志點(diǎn)的位置，然后采取精確定位，求取標(biāo)志點(diǎn)的坐標(biāo)；標(biāo)志點(diǎn)粗定位這里標(biāo)志點(diǎn)的粗定位主要包括RGB彩色圖像到HSI彩色空間的轉(zhuǎn)換、HSI顏色空間分割、HSI空間圖像二值化、輪廓提取、采用形狀準(zhǔn)則去除干擾區(qū)域，這里的形狀準(zhǔn)則主要有周長(zhǎng)，面積和橢圓度，最后對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行查全和查準(zhǔn)，以確保識(shí)別標(biāo)志點(diǎn)的準(zhǔn)確性；標(biāo)志點(diǎn)的精確定位標(biāo)志點(diǎn)的精確定位主要是在標(biāo)志點(diǎn)粗定位的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行快速的精確定位，在粗定位識(shí)別的標(biāo)志點(diǎn)中心位置的基礎(chǔ)上，對(duì)粗定位中識(shí)別的標(biāo)志點(diǎn)位置設(shè)為感興趣區(qū)域，直接對(duì)圖像感興趣區(qū)域進(jìn)行HSI空間轉(zhuǎn)換，采用周長(zhǎng)、面積和橢圓度三個(gè)形狀準(zhǔn)則進(jìn)行約束，去除干擾因素，最后進(jìn)行橢圓擬合，求取標(biāo)志點(diǎn)的幾何形心坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是山體滑坡判斷通過(guò)設(shè)定兩個(gè)閾值實(shí)現(xiàn)對(duì)是否產(chǎn)生滑坡危險(xiǎn)的判斷，避免了在単閾值 情況下由于干擾因素引起的誤判等情況。
全文摘要
一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的山體滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，首先通過(guò)圖像采集模塊對(duì)所布設(shè)標(biāo)志點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行圖像信息的采集，然后在圖像處理模塊中進(jìn)行圖像分析，包括圖像預(yù)處理、標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別，山體滑坡位移判斷；如果判斷為發(fā)生滑坡，則通過(guò)GPRS傳輸模塊將位移信息傳回監(jiān)控中心，并在監(jiān)控中心發(fā)出警報(bào)，加快圖像采集模塊的采集頻率，通過(guò)GPRS傳輸模塊將采集的現(xiàn)場(chǎng)圖片傳回監(jiān)控中心，并顯示在監(jiān)控中心的顯示模塊上；若山體滑坡位移判斷為安全，則繼續(xù)等待采集信息。本發(fā)明可用于山體滑坡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，用于捕捉山體失穩(wěn)前的寶貴信息，該方法布設(shè)簡(jiǎn)單，方便快捷。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102721370SQ201210200560
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者劉肖忠, 曾接賢, 田波 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)