本發(fā)明涉及地下空間工程變形監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、地下空間工程變形監(jiān)測(cè)是對(duì)地下工程結(jié)構(gòu)（如隧道、地下室、地下管線等）的變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)與評(píng)估的過程，這一監(jiān)測(cè)工作對(duì)于確保地下工程的安全穩(wěn)定、預(yù)防潛在災(zāi)害、以及優(yōu)化施工方案等至關(guān)重要。

2、隨著城市化進(jìn)程的加速和交通建設(shè)的不斷推進(jìn)，地下工程的建設(shè)越來越廣泛,然而，由于地質(zhì)條件、施工方法、地下水等多種因素的影響，地下工程在施工和運(yùn)營(yíng)過程中可能會(huì)出現(xiàn)變形問題,因此，對(duì)地下工程進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形趨勢(shì)并采取相應(yīng)的調(diào)控措施，對(duì)于保證地下工程的安全穩(wěn)定具有重要意義。

3、總之地下空間工程變形監(jiān)測(cè)是保障地下工程安全穩(wěn)定的重要手段，通過選擇合適的監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)手段，對(duì)地下工程進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)與評(píng)估，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全隱患，為地下工程的建設(shè)和維護(hù)提供有力保障，但是目前的技術(shù)在獲取地下空間工程服役狀態(tài)較為緩慢，采集方式不夠靈活，使得作業(yè)效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)在獲取地下空間工程服役狀態(tài)較為緩慢，采集方式不夠靈活，使得作業(yè)效率較低的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明目的是提供一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其目的在于：實(shí)時(shí)快速獲取地下空間工程服役狀態(tài)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較輕，成本低、數(shù)據(jù)采集方式靈活、作業(yè)效率高。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，包括ccd相機(jī)單元，所述ccd相機(jī)單元用于捕捉標(biāo)靶直徑100mm的圖像；

4、激光測(cè)距單元，所述激光測(cè)距單元用于精確計(jì)算出目標(biāo)物體與測(cè)量裝置之間的距離；

5、高精度轉(zhuǎn)軸，所述高精度轉(zhuǎn)軸用于根據(jù)被測(cè)標(biāo)靶的位置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)采集標(biāo)靶數(shù)據(jù)；

6、裝置控制系統(tǒng)，所述裝置控制系統(tǒng)用于采集時(shí)間間隔與頻率，連接高精度轉(zhuǎn)軸控制旋轉(zhuǎn)角度；

7、圖像傳輸單元，所述圖像傳輸單元用于保證圖像清晰，色彩還原度；

8、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元用于連接運(yùn)算主機(jī)將圖像實(shí)時(shí)傳出。

9、作為本發(fā)明所述視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述ccd相機(jī)單元包括工業(yè)相機(jī)和ccd采集單元，所述工業(yè)相機(jī)像素高于4000萬，焦距5m-100m定焦鏡頭，用于捕捉標(biāo)靶直徑100mm的圖像。

10、作為本發(fā)明所述視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述激光測(cè)距單元主要向目標(biāo)物體發(fā)射激光束，并接收反射回來的激光信號(hào)，通過測(cè)量激光的往返時(shí)間，可以精確計(jì)算出目標(biāo)物體與測(cè)量裝置之間的距離。

11、作為本發(fā)明所述視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述高精度轉(zhuǎn)軸包括伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)可根據(jù)被測(cè)標(biāo)靶的位置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)采集標(biāo)靶數(shù)據(jù)。

12、作為本發(fā)明所述視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述裝置控制系統(tǒng)包括主控版，所述主控版設(shè)計(jì)集成線路連接ccd采集單元用于采集時(shí)間間隔與頻率，且主控版設(shè)計(jì)集成線路連接高精度轉(zhuǎn)軸控制旋轉(zhuǎn)角度。

13、作為本發(fā)明所述視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述圖像傳輸單元包括傳輸模塊，所述傳輸模塊用于保證圖像清晰，色彩還原度。

14、作為本發(fā)明所述視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的一種優(yōu)選方案，其中：所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主機(jī)用于接收?qǐng)D像傳輸傳單元傳入圖像數(shù)據(jù)，連接運(yùn)算主機(jī)將圖像實(shí)時(shí)傳出。

15、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：

16、s1，ccd相機(jī)安裝在被測(cè)對(duì)象5m-100m結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑物上，通過裝置控制系統(tǒng)設(shè)置相機(jī)的拍攝間隔和拍攝頻率，第一次通過固定角度設(shè)置相機(jī)旋轉(zhuǎn)角度采集施測(cè)范圍內(nèi)的所有標(biāo)靶并獲得初始標(biāo)靶數(shù)據(jù)；

17、s2，接著通過主控系統(tǒng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)，讓高精度伺服自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，按照規(guī)定間隔和頻率采集施測(cè)范圍內(nèi)的所有標(biāo)靶圖像數(shù)據(jù)，利用圖像傳輸傳單元將圖像信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，并通過4g網(wǎng)傳輸至運(yùn)算主機(jī)；

18、s3，利用直方圖均衡化光照校正方法，通過對(duì)圖像的像素分布進(jìn)行調(diào)整，使亮度更均勻，從而提高圖像的對(duì)比度和清晰度；

19、s4，隨后通過對(duì)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀察，建立靜態(tài)背景模型；

20、s5，接著在后續(xù)的監(jiān)測(cè)過程中，通過比對(duì)實(shí)時(shí)影像與背景模型，可以識(shí)別并去除背景信息；

21、s6，運(yùn)用檢測(cè)圓形和檢測(cè)十字相結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)標(biāo)靶探測(cè)，在影像參數(shù)空間中，每個(gè)點(diǎn)表示圖像中可能的圓心位置，圓半徑則作為另一個(gè)參數(shù)，通過累加圓周上的點(diǎn)數(shù)，可以找到在圓周上具有最大累加值的圓，從而確定靶標(biāo)的位置和大小，首先將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖，設(shè)定圓的概率置信度為50（即圓的邊緣同時(shí)具有50個(gè)以上像素，從而篩選掉大部分偽圓形區(qū)域）便能夠有效檢測(cè)出圓形；

22、s7，檢測(cè)圓形后，可以通過對(duì)圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作，消除圓形部分的干擾，從而更好地檢測(cè)十字部分，具體操作包括膨脹和腐蝕，可以使十字的邊緣更加清晰明顯，然后使用hough變換檢測(cè)圖像中的直線，找到在參數(shù)空間中具有最大累加值的直線，即為靶標(biāo)的十字部分，可探測(cè)標(biāo)靶中心位置；

23、s8，依據(jù)多測(cè)探測(cè)標(biāo)靶位置變化量獲得地下空間工程變形情況，以形曲線、云圖等方式輸出結(jié)果，同時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)變形量超過一定范圍時(shí)，觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，提醒相關(guān)人員進(jìn)行處理。

24、本發(fā)明的有益效果：通過圖像采集、光照校正、背景抑制、標(biāo)靶探測(cè)與輸出與變形分析之間的相互配合的方法操作，有利于實(shí)時(shí)快速獲取地下空間工程服役狀態(tài)，且該監(jiān)測(cè)裝置輕巧、方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較輕，成本低、數(shù)據(jù)采集方式靈活、作業(yè)效率高。

技術(shù)特征：

1.一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述ccd相機(jī)單元包括工業(yè)相機(jī)和ccd采集單元，所述工業(yè)相機(jī)像素高于4000萬，焦距5m-100m定焦鏡頭，用于捕捉標(biāo)靶直徑100mm的圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述激光測(cè)距單元主要向目標(biāo)物體發(fā)射激光束，并接收反射回來的激光信號(hào)，通過測(cè)量激光的往返時(shí)間，可以精確計(jì)算出目標(biāo)物體與測(cè)量裝置之間的距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述高精度轉(zhuǎn)軸包括伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)可根據(jù)被測(cè)標(biāo)靶的位置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)采集標(biāo)靶數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述裝置控制系統(tǒng)包括主控版，所述主控版設(shè)計(jì)集成線路連接ccd采集單元用于采集時(shí)間間隔與頻率，且主控版設(shè)計(jì)集成線路連接高精度轉(zhuǎn)軸控制旋轉(zhuǎn)角度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述圖像傳輸單元包括傳輸模塊，所述傳輸模塊用于保證圖像清晰，色彩還原度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主機(jī)用于接收?qǐng)D像傳輸傳單元傳入圖像數(shù)據(jù)，連接運(yùn)算主機(jī)將圖像實(shí)時(shí)傳出。

8.一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其應(yīng)用于權(quán)利要求9中所述的視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：包括以下步驟，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地下空間工程變形監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置及方法，其中視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，包括CCD相機(jī)單元，所述CCD相機(jī)單元用于捕捉標(biāo)靶直徑100mm的圖像；激光測(cè)距單元，所述激光測(cè)距單元用于精確計(jì)算出目標(biāo)物體與測(cè)量裝置之間的距離；高精度轉(zhuǎn)軸，所述高精度轉(zhuǎn)軸用于根據(jù)被測(cè)標(biāo)靶的位置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)采集標(biāo)靶數(shù)據(jù)；裝置控制系統(tǒng)，所述裝置控制系統(tǒng)用于采集時(shí)間間隔與頻率。該視覺測(cè)量變形監(jiān)測(cè)裝置，通過圖像采集、光照校正、背景抑制、標(biāo)靶探測(cè)與輸出與變形分析之間的相互配合的方法操作，有利于實(shí)時(shí)快速獲取地下空間工程服役狀態(tài)，且該監(jiān)測(cè)裝置輕巧、方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較輕，成本低、數(shù)據(jù)采集方式靈活、作業(yè)效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：楊超,楊永林,潘東峰,張德林,吳海濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9