[发明专利]基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统和方法

权利要求书

1.基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统，其特征在于：所述系统包括洞口监测组件和总控制系统，所述洞口检测组件与所述总控制系统连接；

所述洞口监测组件包括：图像采集装置、信息传输装置和视觉处理装置，所述视觉处理装置与所述图像采集装置通过所述信息传输装置信号连接；

所述图像采集装置用于采集洞口图像，所述信息传输装置用于将所述图像采集装置采集的图像信息传输给所述视觉处理装置，以及用于将所述视觉处理装置的控制信息发送给所述图像采集装置；

所述图像采集装置被配置为包括第一组摄像机和第二组摄像机，每组摄像机被配置为包括振动判断算法模块；所述图像采集装置被配置为实现如下方法：

通过检测第一组摄像机采集的图像中固定的自然背景特征来计算第一组摄像机的运动参数；

通过图像校正算法结合第二组摄像机去除第一组摄像机由于平移或者旋转而造成的误差；

所述洞口监测装置被配置为实现如下方法：

步骤S10，通过所述振动判断算法模块判断摄像机是否发生振动或者发生位移，若发生位移或者振动，进入步骤S20；若未发生位移或者振动，进入步骤S50；

步骤S20，则根据振动或者位移产生的图像序列定义整体运动关注区域；

步骤S30，迭代估计全局运动参数，并判断全局运动参数是否达到满意阈值；

步骤S40，若全局运动参数未达到满意阈值，则利用全局运动参数修正原始图像并裁剪，并对摄像机进行校准；

步骤S50，对摄像机进行校准；

步骤S60，在不存在畸变图像的前提下，确定高亮区域像素中心位置；

步骤S70，进行像素形变测量并计算比例因子和实际变形，并进行降噪处理；

步骤S80，计算洞口及周边地表最后的变形测量值；

步骤S90，获得隧道洞口及地表实时监测曲线和地面沉降等值线并发送给总控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统，其特征在于：所述总控制系统包括控制中心和数据存储中心；所述数据存储中心与所述控制中心连接；

其中，所述控制中心包括数据分析模块，预警模块和操作中心；所述操作中心包括显示器和操作主机，所述预警模块包括警报器和集成在操作中心的显示器；

所述控制中心接收洞口监测装置和洞身检测装置采集的数据，数据分析模块对采集的数据进行分析，显示在显示器上，根据数据有无异常对应启动预警模块，控制中心对异常情况进行处理，数据存储中心保存收集到的数据和处理情况的数据。

3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统，其特征在于：

所述总控制系统被配置为实现如下方法：

根据隧道洞口和地表实时监测曲线和地面沉降等值线与工程安全参考值进行对比判断隧道洞口和地表是否安全；

以及根据隧道洞身各段变形数据与工程参考值进行比较判断隧道洞身是否安全。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统，其特征在于：还包括移动终端，所述移动终端与所述总控制系统连接，用于接收所述总控制系统发送的监测数据。

5.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统，其特征在于：所述控制中心还可以与隧道内部的消防装置、排水装置和通风装置连接。

6.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的隧道洞口边坡变形监测系统，其特征在于：所述控制中心还可以远程连接道路维护部门、消防部门以及交通警察部门。