邊坡失穩(wěn)引發(fā)的滑坡災(zāi)害造成的損失巨大,給我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅�；聻�(zāi)害的發(fā)生是一個(gè)逐漸累積的過程,這個(gè)過程中有明顯的變化特征,通過科學(xué)的方法對(duì)邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè),掌握其變化規(guī)律進(jìn)行預(yù)警,可以在一定程度上減輕或者避免滑坡災(zāi)害造成的損失。傳統(tǒng)的測(cè)量方法由專業(yè)人員利用高精度儀器進(jìn)行測(cè)量,周期長(zhǎng)且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),現(xiàn)代傳感器測(cè)量適用范圍有限,或者成本高,不利于大范圍推廣應(yīng)用。為了減少滑坡災(zāi)害造成的損失,本文運(yùn)用數(shù)字圖像處理和雙目視覺相關(guān)技術(shù),提出一種低成本邊坡滑移測(cè)量技術(shù),該測(cè)量技術(shù)適用于對(duì)可能發(fā)生滑坡的邊坡的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。該方法主要通過在邊坡待監(jiān)測(cè)區(qū)域布置人工標(biāo)志物,采用兩臺(tái)工業(yè)攝像機(jī)構(gòu)建雙目視覺系統(tǒng)對(duì)邊坡表面待監(jiān)測(cè)區(qū)域定時(shí)拍攝圖像,通過圖像處理算法識(shí)別定位標(biāo)志物并計(jì)算三維坐標(biāo)與三維位移。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1.對(duì)雙目視覺系統(tǒng)的數(shù)字模型進(jìn)行了研究,包括攝像機(jī)的成像模型,針孔模型和非線性畸變,分析了常用的攝像機(jī)標(biāo)定方法,詳細(xì)探討了引入切向畸變和去除傾斜因子的改進(jìn)張氏標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定的過程,根據(jù)兩臺(tái)攝像機(jī)標(biāo)定的結(jié)果聯(lián)合進(jìn)行雙目攝像機(jī)標(biāo)定與三維坐標(biāo)的計(jì)算。2.在分析了各種類型的標(biāo)志物的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了適用于本文提出測(cè)量技術(shù)的回光反射圓形標(biāo)志物,運(yùn)用圖像處理相關(guān)技術(shù)對(duì)標(biāo)志物的識(shí)別與定位進(jìn)行了研究,包括圖像預(yù)處理、圖像轉(zhuǎn)換到HSI空間進(jìn)行識(shí)別、形態(tài)學(xué)濾波去除干擾點(diǎn)、標(biāo)志物邊緣檢測(cè)、橢圓擬合與定位、標(biāo)志物編號(hào),分析了攝像機(jī)偏轉(zhuǎn)對(duì)標(biāo)志物三維坐標(biāo)計(jì)算的影響,提出了差分校正方法,引入一個(gè)參考標(biāo)志物減少布置于邊坡表面標(biāo)志物的像素位移,避免了攝像機(jī)偏轉(zhuǎn)帶來(lái)測(cè)量誤差和重新標(biāo)定攝像機(jī)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)。3.在研究了雙目視覺系統(tǒng)模型和標(biāo)志物設(shè)計(jì)、識(shí)別定位、差分校正的基礎(chǔ)上,提出了基于雙目視覺和差分校正的邊坡滑移測(cè)量技術(shù),在不重新標(biāo)定攝像機(jī)的情況下,減少由于攝像機(jī)偏轉(zhuǎn)造成的三維坐標(biāo)測(cè)量誤差。搭建了模擬邊坡環(huán)境,進(jìn)行了攝像機(jī)標(biāo)定、標(biāo)志物識(shí)別與定位、差分校正驗(yàn)證、相對(duì)距離測(cè)量、模擬邊坡監(jiān)測(cè)等實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于雙目視覺和差分校正的邊坡滑移測(cè)量技術(shù)能有效測(cè)量模擬邊坡的形變,本文提出的差分校正方法能在不重新標(biāo)定攝像機(jī)情況下減少由于攝像機(jī)偏轉(zhuǎn)帶來(lái)的測(cè)量誤差,為該技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用提供了有效的探索。
【學(xué)位單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;P642.22
【部分圖文】：

四川省阿壩州茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村突發(fā)山體高位垮塌，造成 10 遇難，93 人失聯(lián)，3 人受傷[4]。圖1-1、1-2 為可能發(fā)生滑坡和已經(jīng)發(fā)生滑坡的邊坡圖像。圖 1-1 可能發(fā)生滑坡的邊坡 圖 1-2 已經(jīng)發(fā)生滑坡的邊坡邊坡失穩(wěn)引發(fā)的災(zāi)害雖然危害很大，難以直觀掌握地質(zhì)變化，但能運(yùn)用儀器測(cè)量、地質(zhì)勘測(cè)等方式進(jìn)行地質(zhì)情況調(diào)查，可以在一定范圍內(nèi)減輕或避免滑坡災(zāi)害造成的破壞。例如，2013 年 9 月，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)性降雨造成重慶市彭水縣龍溪鄉(xiāng)多戶居民的住房以及道路出現(xiàn)許多裂痕。地質(zhì)勘察隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，判定為大型土質(zhì)滑坡，滑坡帶后部上方有近 2000 立方米危巖，而且伴隨局部崩塌，滑坡帶當(dāng)時(shí)還處于低速滑動(dòng)狀態(tài)，假如降雨再持續(xù)數(shù)日，整體滑坡就很可能會(huì)發(fā)生。當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門啟動(dòng)了應(yīng)急預(yù)案，將滑坡影響區(qū)域的居民疏散撤離，對(duì)公路段實(shí)

圖 1-1 可能發(fā)生滑坡的邊坡 圖 1-2 已經(jīng)發(fā)生滑坡的邊坡邊坡失穩(wěn)引發(fā)的災(zāi)害雖然危害很大，難以直觀掌握地質(zhì)變化，但能運(yùn)用儀量、地質(zhì)勘測(cè)等方式進(jìn)行地質(zhì)情況調(diào)查，可以在一定范圍內(nèi)減輕或避免滑坡造成的破壞。例如，2013 年 9 月，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)性降雨造成重慶市彭水縣龍多戶居民的住房以及道路出現(xiàn)許多裂痕。地質(zhì)勘察隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，判定型土質(zhì)滑坡，滑坡帶后部上方有近 2000 立方米危巖，而且伴隨局部崩塌，滑當(dāng)時(shí)還處于低速滑動(dòng)狀態(tài)，假如降雨再持續(xù)數(shù)日，整體滑坡就很可能會(huì)發(fā)生

15圖 2-6 枕形失真 圖 2-7 桶形失真向畸變的數(shù)學(xué)模型以 r=0 處的泰勒級(jí)數(shù)前三項(xiàng)描述為：2 4 61 2 32 4 61 2 3( )( )drdrx x k r k r k ry y k r k r k r 2.7 中，（x,y）表示畸變的像素坐標(biāo)系，（xdr,ydr）表示理想坐標(biāo)與畸變差，2 2r x y，表示坐標(biāo)點(diǎn)（x,y）距離圖像中心的距離向畸變系數(shù)，對(duì)于常用的攝像機(jī)，一般只采用前兩項(xiàng)畸變系數(shù)，魚眼鏡頭通常需要計(jì)算 k3。 切向畸變向畸變到產(chǎn)生受到兩個(gè)方面因素的影響，一方面由于透明在制造鏡本身與圖像平面不平行，另一方面是由于攝像機(jī)安裝過程中投平行而產(chǎn)生，可以用式 2.8 作為其數(shù)學(xué)模型：
【參考文獻(xiàn)】

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6 范生宏;工業(yè)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中人工標(biāo)志的研究與應(yīng)用[D];解放軍信息工程大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2870442