[发明专利]隧道结构位移近景摄影靶向监测系统

权利要求书

1.隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：该系统包括：

固定安装在待监测隧道沉降区域的红外反光合作标志，

图像测量站，

以及固定设置于隧道稳定区域的基准人工合作标志架。

2.根据权利要求1所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述图像测量站为“肩并肩”式测量站或“背靠背”式测量站；

其中，“肩并肩”式测量站满足：基准系人工合作标志架置于红外反光合作标志和图像测量站之间，在图像测量站中，对准红外反光合作标志的定焦远摄镜头和对准人工合作标志的短焦定焦镜头面向同一侧进行放置；

“背靠背”式测量站满足：基准系人工合作标志和红外反光合作标志分别置于图像测量站的两侧，在图像测量站中，对准红外反光合作标志的定焦远摄镜头和对准人工合作标志的短焦定焦镜头分别面向前后进行放置。

3.根据权利要求1所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述图像测量站为组合式测量站，组合式测量站满足：通过增加定焦远摄镜头对多个断面相对于同一基准点的沉降变化进行监测，形成组合式测量站，用于对多个断面进行监测，且断面分布在不同的隧道轴向距离上。

4.根据权利要求1所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：当所述图像测量站包含多个相机时，固定连接的不同相机之间的相对姿态保持不变。

5.根据权利要求4所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述多个相机之间的基座和固定连接的结构采用铟钢材料，铟钢材料含铁64％、镍36％，在-250℃和+200℃之间具有低的热膨胀系数。

6.根据权利要求4所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述图像测量站置于保温箱中，以减小图像测量站的温度变化率。

7.根据权利要求6所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述保温箱上布设有若干温度传感器，以实时采集保温箱的温度分布，通过监测系统的温漂模型对环境温度变化带来的误差进行修正。

8.根据权利要求6所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述保温箱的两侧观测窗上布设有防尘设备。

9.根据权利要求8所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述防尘设备为雨刷。

10.根据权利要求1或2所述的隧道结构位移近景摄影靶向监测系统，其特征在于：所述红外反光合作标志的本地坐标系为T，基准坐标系为B，图像监测站C由相机1和相机2固定连接构成，其中相机1瞄准的是红外反光合作标志，相机2瞄准的是基准坐标系，对应的相机坐标系分布为C1和C2；

本地坐标系T和基准坐标系B，两个刚体坐标系之间的姿态相对关系用一个三维空间的旋转矩阵R表示，位置相对关系用一个三维平移向量t表示，即：

δt_B＝R_T→B·δt_T

在计算机视觉测量中，当事先标定出相机的内参数后，对于刚体坐标系，利用单目测姿原理，求出红外反光合作标志的本地坐标系T与其对应的相机坐标系C1之间的姿态关系R_T→C1，相机坐标系C2与对应的基准坐标系B之间的姿态关系R_C2→B；

相机坐标系C1与相机坐标系C2之间则为固定连接关系，相对位姿关系R_C1→C2通过标定架进行机器人手眼标定的方法来得到，从而基于姿态传递规则，最终得到本地坐标系T与基准坐标系B之间的相对旋转矩阵R_T→B为：

R_T→B＝R_T→C1·R_C1→C2·R_C2→B。