邊坡失穩(wěn)引發(fā)的滑坡災害造成的損失巨大,給我國經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)安全構成嚴重威脅�；聻暮Φ陌l(fā)生是一個逐漸累積的過程,這個過程中有明顯的變化特征,通過科學的方法對邊坡進行監(jiān)測,掌握其變化規(guī)律進行預警,可以在一定程度上減輕或者避免滑坡災害造成的損失。傳統(tǒng)的測量方法由專業(yè)人員利用高精度儀器進行測量,周期長且不能實時監(jiān)測,現(xiàn)代傳感器測量適用范圍有限,或者成本高,不利于大范圍推廣應用。為了減少滑坡災害造成的損失,本文運用數(shù)字圖像處理和雙目視覺相關技術,提出一種低成本邊坡滑移測量技術,該測量技術適用于對可能發(fā)生滑坡的邊坡的長期監(jiān)測。該方法主要通過在邊坡待監(jiān)測區(qū)域布置人工標志物,采用兩臺工業(yè)攝像機構建雙目視覺系統(tǒng)對邊坡表面待監(jiān)測區(qū)域定時拍攝圖像,通過圖像處理算法識別定位標志物并計算三維坐標與三維位移。主要研究內容包括以下幾個方面:1.對雙目視覺系統(tǒng)的數(shù)字模型進行了研究,包括攝像機的成像模型,針孔模型和非線性畸變,分析了常用的攝像機標定方法,詳細探討了引入切向畸變和去除傾斜因子的改進張氏標定法對攝像機進行標定的過程,根據(jù)兩臺攝像機標定的結果聯(lián)合進行雙目攝像機標定與三維坐標的計算。2.在分析了各種類型的標志物的基礎上,設計了適用于本文提出測量技術的回光反射圓形標志物,運用圖像處理相關技術對標志物的識別與定位進行了研究,包括圖像預處理、圖像轉換到HSI空間進行識別、形態(tài)學濾波去除干擾點、標志物邊緣檢測、橢圓擬合與定位、標志物編號,分析了攝像機偏轉對標志物三維坐標計算的影響,提出了差分校正方法,引入一個參考標志物減少布置于邊坡表面標志物的像素位移,避免了攝像機偏轉帶來測量誤差和重新標定攝像機費時費力的缺點。3.在研究了雙目視覺系統(tǒng)模型和標志物設計、識別定位、差分校正的基礎上,提出了基于雙目視覺和差分校正的邊坡滑移測量技術,在不重新標定攝像機的情況下,減少由于攝像機偏轉造成的三維坐標測量誤差。搭建了模擬邊坡環(huán)境,進行了攝像機標定、標志物識別與定位、差分校正驗證、相對距離測量、模擬邊坡監(jiān)測等實驗,并對實驗結果進行了分析。實驗結果表明:基于雙目視覺和差分校正的邊坡滑移測量技術能有效測量模擬邊坡的形變,本文提出的差分校正方法能在不重新標定攝像機情況下減少由于攝像機偏轉帶來的測量誤差,為該技術投入實際應用提供了有效的探索。
【學位單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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)的災害雖然危害很大，難以直觀掌握地質變化，但能運用儀器測量、地質勘測等方式進行地質情況調查，可以在一定范圍內減輕或避免滑坡災害造成的破壞。例如，2013 年 9 月，長時間的持續(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。地質勘察隊到現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)，判定為大型土質滑坡，滑坡帶后部上方有近 2000 立方米危巖，而且伴隨局部崩塌，滑坡帶當時還處于低速滑動狀態(tài)，假如降雨再持續(xù)數(shù)日，整體滑坡就很可能會發(fā)生。當?shù)赜嘘P部門啟動了應急預案，將滑坡影響區(qū)域的居民疏散撤離，對公路段實

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)的災害雖然危害很大，難以直觀掌握地質變化，但能運用儀量、地質勘測等方式進行地質情況調查，可以在一定范圍內減輕或避免滑坡造成的破壞。例如，2013 年 9 月，長時間的持續(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。地質勘察隊到現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)，判定型土質滑坡，滑坡帶后部上方有近 2000 立方米危巖，而且伴隨局部崩塌，滑當時還處于低速滑動狀態(tài)，假如降雨再持續(xù)數(shù)日，整體滑坡就很可能會發(fā)生

15圖 2-6 枕形失真 圖 2-7 桶形失真向畸變的數(shù)學模型以 r=0 處的泰勒級數(shù)前三項描述為：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系，（xdr,ydr）表示理想坐標與畸變差，2 2r x y，表示坐標點（x,y）距離圖像中心的距離向畸變系數(shù)，對于常用的攝像機，一般只采用前兩項畸變系數(shù)，魚眼鏡頭通常需要計算 k3。 切向畸變向畸變到產(chǎn)生受到兩個方面因素的影響，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安裝過程中投平行而產(chǎn)生，可以用式 2.8 作為其數(shù)學模型：
【參考文獻】

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本文編號：2870442