[发明专利]一种基于单像近景摄影测量的滑坡裂缝监测方法

说明书

本发明属于地质灾害监测领域，公开了一种基于单像近景摄影测量的滑坡裂缝监测方法，包括以下步骤：S1、通过摄像机实时采集监测区域的影像；S2、将监控影像的实时图像与初始图像作对比，利用SIFI算法分别获取实时图像与初始图像的特征点，并进行特征点匹配得到实时图像与初始图像的同名特征点；S3、基于初始图像和实时图像的同名特征点建立二维场位移矢量模型与基于灰度影像的活动区检测，进而得到滑坡裂缝区域；S5、根据初始图像和实时图像中的滑坡体区域内的同名特征点对应的地面摄影测量坐标系中的坐标，计算得到滑坡裂缝的宽度。本发明具有高精度、无接触、监测范围广、监测结果直观等优点。

技术领域

本发明属于地质灾害监测领域，具体涉及一种基于近景摄影测量的滑坡裂缝监测方法。

背景技术

中国国土面积辽阔，地理环境复杂，滑坡等地质灾害时常发生，是世界上受地质灾害影响最严重的地质灾害影响的国家之一。滑坡灾害往往造成村庄掩埋，道路河道堵塞，给人们的生存环境造成严重影响，极大地威胁到人民群众的生命财产安全。因此，加强对边坡的变形监测显得非常重要。边坡变形监测可以为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势。然而现今监测方案中使用的技术不够成熟，部分监测设备和仪器费用高，不能广泛应用。必须不断进行监测技术和方法的研究，降低监测成本并提高监测技术适用范围。边坡变形监测技术种类繁多。可用的监测方法多种多样，经常使用的方法有常规大地测量法、GPS检测法、三维激光扫描法、仪表观测法、雷达观测法、近景摄影测量法等。然而除GPS和InSAR方法以外，数据采集主要由人工完成，观测周期长，受气候、环境等外界条件的影响大。监测、巡查工作需要在滑坡体上或滑坡周边进行，一旦滑坡滑动，监测、巡查人员的人身安全得不到保障。监测数据不能及时处理，监测结果具有延迟性，不能进行及时预警。除InSAR外，上述监测方法不能实现基于面的监测数据实时获取，给滑坡预测预报带来困难。中国专利110514113A公布了“一种基于单目视觉摄像头的滑坡裂缝监测方法”使用近景摄影测量方法，实现了无接触对滑坡裂缝进行监测。但该方法存在以下问题：1)监测对象为已经存在的滑坡裂缝，对于可能出现的裂缝不能进行监测；2)需要在裂缝处布设圆形标志钢钎，通过监测圆形标志的位移变化来监测裂缝的变化，不能直接监测整条裂缝的变化情况，且一旦圆形标志损坏则无法进行监测；3)圆形标志的布设密度影响监测结果的准确性，无法实现基于面的广泛监测，可能会存在漏监测的现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于单像近景摄影测量的滑坡裂缝监测方法，以解决现有技术中影像监测的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于单像近景摄影测量的滑坡裂缝监测方法，包括以下步骤：

S1、通过摄像机实时采集监测区域的影像；

S2、将监控影像的实时图像与初始图像作对比，利用SIFI算法分别获取实时图像与初始图像的特征点，并进行特征点匹配得到实时图像与初始图像的同名特征点；

S3、将初始图像和实时图像的同名特征点的像点坐标做差，得到同名特征点的位移矢量，若位移矢量大于位移阈值，则判定该点发生位移，然后利用检测出的位移点构建Delaunay三角网，圈定滑坡体区域A1；将初始图像和实时图像的对应像素灰度值相减，利用灰度差值大于灰度阈值的像素点构建Delaunay三角网，圈定出滑坡范围区域A2；

S4、将滑坡体区域A1与滑坡范围区域A2进行耦合，得到滑坡裂缝区域A3，其中A3＝A2-A1；

S5、利用坡面上设置的多个地物点的三维空间坐标，通过最小二乘平面拟合方法，获得滑坡前后滑坡体坡面方程；然后通过直线线性变换方法，计算得到所有同名特征点在初始图像和实时图像上的像点坐标对应的空间坐标；根据初始图像和实时图像中的滑坡体区域内的同名特征点的像点坐标对应的空间坐标，计算得到滑坡裂缝的宽度。

进一步地，所述步骤S1之前，还包括以下步骤：