[发明专利]一种新型的基坑施工过程支撑位置的识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的基坑施工过程支撑位置的识别技术，尤其是涉及一种新型的基坑施工过程支撑位置的识别方法。

背景技术

近年来由于计算机技术的发展和渗透，基坑工程信息化施工受到了越来越广泛的重视，信息设计和施工方法也有了很大的发展。为保证基坑工程安全顺利地进行，快速准确地掌握基坑工程当前施工进度显得尤其重要。传统的以报表形式给出的监测信息在表现形式上不够及时、高效和直观，使大量时间浪费在监测数据的分析上，转移了决策者的注意力，甚至延误做出关键补救措施的最佳时机。此外，监测人员在数据处理中存在主观臆断的可能性，使得监测结果不够客观。随着计算机技术的迅猛发展和相机硬件质量的不断提升，数字图像技术以其方便灵活、非接触式数据获取、图像易于处理等特点迅速渗透到各个学科领域并取得了重大的开拓性成就。而基于数字图像处理的照相测量技术业已深入到边坡变形监测、岩体碎石识别、隧道病害识别量测等土木工程领域中，并发挥着非接触、高效、直观和精确的优势。

数字图像技术在近三十余年间得到了飞速发展和普及，带动了机器视觉、自动化、近景摄影测量等多个学科，形成了一套完整的学科体系，并以其高精度、低成本、自动化等优势得到了越来越广的应用。数字图像技术迅速的被应用到土木工程，包括道路、桥梁、隧道、工业民用建筑、水工结构物及测量在内的各个学科，渗透到模型、现场试验，工程前期勘测，施工控制管理，质量检测，使用期间维护管理等各个阶段，并逐渐从科研的客体向主体转变，成为一种便利的数据获取工具。

2004年，邹轶群、侯贵仓和杨峰提出了一种基于数字图像处理的表面裂纹检测方法。同年，张娟、沙爱民、高怀钢和孙朝云分析了基于数字图像处理的路面裂缝识别与评价系统的工作原理。2005年，上海交通大学的田胜利对采用数字图像技术观测结构变形的方法进行了深入的研究，并使用小波变换、神经网络等人工智能手段对观测结果进行了处理。2006年，东南大学尹兰、何小元利用了基于光测法基础上的数字图像处理技术对混凝土表面裂缝宽度特征进行了测量和分析。 2008年，桑中顺将红外摄影技术引入隧道监测，以解决施工中的隧道粉尘严重的问题并针对非量测相机镜头畸变较大的缺陷，研究了相机的快速标定方法。2009年，周春霖使用数字图像技术结合人工神经网络实现岩体节理的识别和精细描述。2010年，叶康针对现有的公路隧道裂缝检测方法的不足，提出了采用数字图像技术进行裂缝特征无接触的测量方法。

虽然之前的学者对数字图像技术在地下工程和隧道病害检测领域做了较多研究，在基坑工程中的应用主要也是在测量方面，如支护结构位移量测等，针对基坑工程施工进度尤其是基坑施工支撑位置的数字图像识别技术却没有人涉及到。通过传统的工人现场查看、估计、记录支撑施工位置不仅具有很大的主观臆测性，而且不能达到便于数据采集、分享、传递和高效、快速、便捷的目的。针对基坑工程目前掌握支撑位置方法的上述缺点，需寻找一种合适的新方法，以提高基坑工程施工过程支撑位置识别的高效性和便捷性。

因此，研究一种在基坑工程施工过程中能便捷、高效、准确地识别当前基坑支撑施工位置的图像识别方法已成为提高基坑施工安全性的迫切需求之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、快速便捷、高精度的基坑施工过程支撑位置的识别方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种新型的基坑施工过程支撑位置的识别方法，具体步骤如下：

（1）采用计算机视觉工具包HALCON标定方法对相机进行标定，获取相机内部参数；

（2）保持相机内部参数不变，根据相机视场范围在基坑周围合适位置安装固定相机，采集基坑施工的现场图像；

（3）采用除法畸变模型，对采集到的基坑施工现场图像进行镜头畸变校正，得到畸变校正后的基坑图像；

（4）由基坑三维空间点和二维图像点之间的对应关系，采用控制点法确定相机外部参数；

（5）统计分量法确定基坑现场支撑的彩色图像R、G、B各分量之间的关系；

（6）由步骤（1）和步骤（4）分别得到的相机内部参数和外部参数，将已知的世界坐标系下的支撑坐标投影到步骤（3）经过畸变校正后的基坑图像上，形成对应支撑的图像区域；