[实用新型]一种基于CMOS感光成像传感器的位移变形观测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于CMOS感光成像传感器的位移变形观测装置，该装置包括设置在装置外框内的控制单元、通讯单元、数据存储单元、CMOS图像传感器水平状态检测与调整单元、传感器水平距离检测单元、编码检测与识别单元、成像传感器单元、CMOS图像传感器固定座以及电源模块；由固定安装的位移变形观测装置n‑1对前方位移变形观测装置n上的光点进行拍摄，不必对隧道全断面进行拍摄，前后多次重复观测时不存在仪器安装偏差；由于位移是通过观测布置在隧道内位移变形观测装置的光点，且设计成某一特定光源，不必用彩色图片，大大的降低了数据处理量的同时，保证了变形观测精度。

技术领域

本实用新型属于位移变形观测领域，特别涉及一种基于CMOS感光成像传感器的位移变形观测装置。

背景技术

变形位移量测无论在科学技术研究还是在工程建设方面都有着其重要作用，比如测量大坝水平与垂直位移、隧道周边位移、构建物水平与垂直位移等。变形位移量测的方法有用激光距仪、全站仪、数字(传统)经纬仪以及数字照相进行量测。

现有的变形位移量测存在测量装置复杂以及误差大等缺点，如全站仪、测距仪等在用于变形位移监测时，设备本身的精度、尤其是使用过程中人为操作上的误差是不可避免的；数字照相量测亦存在参照系的不可靠及后续分析中的系统误差其使用范围有限。

例如目前在隧道施工中，隧道周边位移监测大多采用带钢尺的收敛计和带挂尺的水准仪来完成，由于钢尺材料受温度变化影响较大，尽管使用时对温度影响等进行修正(补偿)，仍存在较大偏差，此偏差随环境不同，有时甚至大于实际变形位移量；并且，位移监测数据是通过人工观测读取获得，同一个人在不同时间的存在一定的读取偏差，不同的人在同一时间也存在读取偏差；此外，由于钢尺的存在，监测过程与隧道施工相互干扰，当测点之间挂上钢尺时是禁止车辆通行的，当隧道施工有车辆通行亦无法进行变形位移数据采集的。当采用其他方法如全站仪等亦存在相似的问题。

目前还有一种称之为常规数字照相机照相变形观测方法，然而常规数字照相机变形观测存在的主要问题有以下几个方面：

1、精度不高，目前2K图像1920*1080＝2073600，约为200万个点(像素)，4K图像3840*2160＝8294400，约为800万个点(像素)。8K图像7680*4320＝33177600，约为3300万个点(像素)。当分别率为4000*3000＝12000000，即1200万个点(像素)，水平观测宽度为10m(隧道宽度)时，精度较差，点与点的水平距离约为10m/4000dpi＝2.5mm。当分别率为7680*4320＝33177600，约为3300万个点(像素)，水平观测宽度为10m(隧道宽度)时，精度仍然不理想，点与点的水平距离约为10m/7680dpi＝1.3mm。

2、数据量大，目前大多数成品照相机均为彩色相机，8位2K彩色图像文件的大小约为1920*1080*8≈16.5MB，256位2K彩色图像文件的大小约为1920*1080*256≈532MB，256位4K彩色图像文件的大小约为3840*2160*256≈2.120GB。

3、操作复杂，常规的照相机的变形观测先将现场照片取回，进行照片-数字转换，数据量大，参考系不确定，事实上由于照片-数字转换过程中的数据失真，分辨率越高数据量越大，压缩减少数据量但分辨率低。

如何使得位移监测既满足高分别率的要求同时也满足合适的数据量要求，是急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于CMOS感光成像传感器的位移变形观测装置，其目的在于，克服现有技术中测量变形时，现有测量装置使用不便，无法同时满足高精度和低数据量的问题。

一种基于CMOS感光成像传感器的位移变形观测装置，包括：设置在装置外框内的控制单元、通讯单元、数据存储单元、CMOS图像传感器水平状态检测与调整单元、传感器水平距离检测单元、编码检测与识别单元、成像传感器单元、CMOS图像传感器固定座以及电源模块；