[发明专利]一种大范围无接触地质形变监测方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种大范围无接触地质形变监测方法、系统及存储介质，涉及地质灾害监测技术领域，首先在监测区域布置发射器阵列，构建三维空间构型，基于所述三维空间构型，构建监测区域的全局空间坐标系；构建基于第一监测点视角的1号二维平面坐标系；将三维空间构型投影在1号二维平面坐标系中；判断1号二维平面坐标系中射线交叉点是否发生位移变化，若没有发生变化，则不进行操作，若发生变化，则执行下一步骤；对发生变化的交叉点进行交叉定位计算，获取发射器位移信息和射线的角度变化。本发明最大限度降低了地表和近地环境或复杂山体的干扰和影响，监测结果更灵敏、高效，成本更低。

技术领域

本发明涉及地质灾害监测技术领域，更具体的说是涉及一种大范围无接触地质形变监测方法、系统及存储介质。

背景技术

结合计算机视觉技术对山体滑坡监测的研究相对较少，计算机视觉的方法是使用摄像机采集图像，然后通过计算机视觉算法对图像进行计算和分析，用某种算法对山体进行预测，达到监测山体的目的。视频影像中崩塌落石智能识别的基础是运动目标检测与目标跟踪，常用的目标检测方法有帧差法、背景差法、高斯混合模型和基于目标特征的检测方法等，常用的目标跟踪方法有基于Kalman滤波的方法、基于粒子滤波的方法、基于特征的方法和基于轮廓的跟踪方法。利用计算机视觉识别进行地质灾害监测方面的应用主要侧重于雨、雪、雾灾的监测，少有提及岩崩落石、滑坡、泥石流等灾害监测，从相关论文结果上看并无法保证监准确率，同时也未见有针对性的智能监测应用成果。有研究团队对无接触长距离山体滑坡监测进行研究，他们通过设置一个激光发射器在待测山体顶部，在距离监测区域一定距离的安全区域设置一台信息采集器，信息采集器由摄像机和两块测量板组成，将激光投射到测量板上，经过算法矫正，通过摄像机捕捉激光投影在测量板上的位置来判断山体的动向。经过试验，该方法可以无需人工干扰，利用一台摄像设备便可采集信息，但是摄像设备的布置地点、山体环境干扰以及气候环境对激光投影影响较大，难以达到满意的监测效果。此外，另有研究学者设计了一种基于双目图像序列的山体滑坡实时监测方法。该方法采用双目摄像机对待监测区域进行图像信息采集，提取图像中的不变特征作为判断的特征点，通过跟踪特征点的变化来对待监测区域进行判断，当特征点的变化数量大于设定的一个阈值，就判断为待监测区域产生了变化。该方法的优点是采用摄像机进行监测，无需在待监测区域设置标志物，但是缺点是由于户外山体区域环境复杂，很难找到稳定不变的特征基准点，因而大大降低了本方法的实用性，滑坡落石崩塌等地质灾害的突发性和待测环境的复杂性使以上基于变形过程的监测方案难以达到理想的监测预警效果。

因此，如何克服现有技术中进行山体滑坡监测时受天气环境影响较大、监测效果不够准确等缺点，提高地质灾害判断的精确性和监测预警的有效性，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明克服现有设计技术方案的缺失，在地质灾害潜在区域布置发射器，形成具有特定识别特征的阵列构型和直接对空射线或虚拟对空射线，采用监控器和计算机视觉识别技术及无线通信技术对阵列和射线的空间构型进行捕捉，构建立体空间构型，以监控器视角为参考，监测射线在二维平面上的映射交叉点的变化，根据智能识别、交叉验证和计算等方法确定发射器阵列的三维空间位移和形变，从而判别发生地质变动的区域并进行地质灾害判定和预警。

本发明通过将地表目标映射成空间构型从而有效地减少了复杂地表和近地环境对数字采集和图像采集以及视觉图像处理的干扰，同时，将多个单一独立目标进行有效关联，较大地提高了地质灾害判决的精确性和监测预警的有效性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大范围无接触地质形变监测方法，包括以下步骤：

步骤1、在监测区域布置发射器阵列，形成具有特定识别特征的阵列构型和直接对空射线或虚拟对空射线，采用监控器和计算机视觉识别技术及无线通信技术对阵列和射线的空间构型进行捕捉，构建三维空间构型。